[發明專利]基于交比不變性的絕緣子串中軸線提取方法

有效

• 申請號: 201710089716.7
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106952249B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 馬志學;李賢靚;沈新平;袁志強;史良;馬杰聰;蔡建峰;李沖
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司惠州供電局;北京普銳電子有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/66
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發明涉及一種絕緣子串中軸線提取方法，具體涉及一種基于交比不變性的絕緣子串中軸線提取方法。該方法的操作步驟為：（1）數據采集及建模；（2）馬氏距離判別；（3）中軸線向量估計；（4）中軸線圓心擬合。本發明通過使用Kinect v2獲取絕緣子串點云數據并重建其三維模型，再根據馬氏距離判別方法剔除掉中心數據并保留其傘裙數據，然后依據絕緣子串各傘裙間的交比不變性，對絕緣子串中軸線進行方向向量估計，最后再次利用交比不變性質來擬合各傘裙的圓心，獲取具有全局最優的絕緣子串中軸線方程。本方法所估計的中軸線方程具有全局最優且準確高效，為后續爬電距離計算提供了有效支撐。

技術領域

本發明涉及一種絕緣子串中軸線提取方法，具體涉及一種基于交比不變性的絕緣子串中軸線提取方法。

背景技術

絕緣子爬電距離，簡稱“爬距”，是指正常承受運行電壓的兩電極沿絕緣件外表面輪廓的最短距離。爬距是絕緣子的重要的尺寸參數，在一定程度上表征了絕緣子的電氣特征、經濟性能和安全指數。由于絕緣子傘裙幾何形狀復雜，難以直接對其進行爬電距離的數值計算，如何獲取高精度的絕緣子爬距是目前尚未解決的難題。目前已有研究人員提出計算爬電距離的方法，結合線結構光和視覺攝影測量的方法得到絕緣子爬電距離，但需通過多俯仰角度獲取完整的激光條影像，較為繁瑣；利用絕緣子傘裙曲線方程和幾何關系推導出爬電距離的計算公式，但此方法增加了人為影響因素且計算復雜。提取到具有全局最優的絕緣子串中軸線可為后續爬電距離計算提供了有效支撐。如圖1所示，沿絕緣子表面的最短距離即為其爬電距離，中間的虛線即為絕緣子中軸線。

發明內容

本發明鑒于絕緣子串沿其中軸線剖面計算其爬電距離的需要，提出了一種基于交比不變性的絕緣子串中軸線提取方法，使后續絕緣子串爬電距離的測量更加精確和高效。

為達到上述目的，本發明的構思是：

首先利用Kinect v2獲取整個絕緣子串點云圖并使用KinectFusion算法融合成絕緣子三維重建模型，并依據馬氏距離判別方法剔除其串中心數據而保留傘裙數據。再依據絕緣子串各個傘裙可以近似看作間距相等的空間平行圓簇，其相互平行且間距相等的特性使得其滿足交比不變特性，而絕緣子串中軸線可以看作由這些平行圓的圓心構成的一條空間直線，據此對中軸線進行向量估計，之后僅需中軸線上的一點即可獲取其空間直線方程，然而依賴一個傘裙的圓心數據確定的直線方程，只能獲得局部最優的直線方程估計而未能充分所有傘裙數據，所以最后再次利用交比不變性質來擬合各傘裙的圓心，獲取具有全局最優的絕緣子串中軸線方程，將中軸線提取過程轉化為受約束的多個平行圓的中軸線的全局優化提取問題。一種基于交比不變性的絕緣子串中軸線提取方法，其特征在于具體操作步驟如下：根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

1、數據采集及建模：將待測絕緣串放置在轉速為0.314rad/s的水平轉臺上，使用Kinect v2對絕緣子串進行360°掃描，轉動一周的時間為20秒，每秒采集30幀，期間Kinectv2采集600幅圖像分辨率為512×424的深度圖像，采集完成之后輸入到計算中通過KinectFusion算法將采集到的圖像融合成一個完整的絕緣子串三維模型。

2.馬氏距離判別：絕緣子串中軸線提取需要獲取各個相互獨立傘裙數據，利用Kinect v2掃描獲取整個絕緣子串數據后，需要剔除絕緣子串的中心數據而保留傘裙數據，具體是依據獲取的各點云數據距離均值中心的馬氏距離來判別其是否為傘裙數據，若其馬氏距離大于給定閾值，則認為其為傘裙數據，否則認為其為中心數據，從而可獲取所需的已剔除中心數據后保留下來的絕緣子串傘裙數據。