[發明專利]基于GLOH描述子和GVF-Snake模型的絕緣子覆冰檢測方法

有效

• 申請號: 201710568690.4
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107358259B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 趙常威;程登峰;劉安迪;季坤;操松元;嚴波;李森林;陳江;何凱;陳忠;楊為;楊海濤;鄧倩倩;張國寶
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網安徽省電力公司電力科學研究院;安徽南瑞繼遠電網技術有限公司;安徽大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/46
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種基于GLOH描述子和GVF-Snake模型的絕緣子覆冰檢測方法，其特征是按如下步驟進行：

步驟1、采集輸電線路上的若干幅絕緣子圖像，并對所述若干幅絕緣子圖像進行中值濾波和直方圖均衡化的預處理，得到若干幅預處理后的絕緣子圖像；

步驟2、采用Hessian-Affine區域檢測算法對所述若干幅預處理后的絕緣子圖像進行檢測，得到相應的特征區域；假設任意一個特征區域中包含n個特征點；

步驟3、利用GLOH描述子對所述n個特征點進行描述，得到n個特征向量；記第j個特征向量為T_j，1≤j≤n；

步驟4、利用機器學習方法訓練絕緣子的視覺字典：

步驟4.1、隨機初始化K個中心點表示第i個中心點，i＝1,2,…,K；

步驟4.2、計算第j個特征向量T_j到第i個中心點的距離從而得到第j個特征向量T_j到K個中心點的距離{d₁,d₂,…,d_i,…,d_K}；從所述距離{d₁,d₂,…,d_i,…,d_K}中選取最小值并將第j個特征向量T_j歸類到最小值所對應的類中；從而將n個特征向量歸類到相應的類中，并得到K個類；

步驟4.3、計算所述K個類的中心點并與原始K個中心點進行比較，若均相同，則執行步驟4.4；否則，將計算得到的K個類的中心點賦值給所述K個中心點進行更新后，返回步驟4.2；

步驟4.4、計算所述K個類的中心點中每個類的平均值，得到平均值向量表示第i個類的平均值；

步驟4.5、利用式(1)得到絕緣子的視覺字典L：

式(1)中，μ_i為第i個類的匹配閾值，匹配閾值μ_i為第i個類中所有特征向量與第i個類的平均值之間差值的最大模；

步驟5、通過字典匹配，消除非絕緣子特征：

步驟5.1、獲取輸電線路上的一幅絕緣子圖像作為測試圖像，并按照步驟1至步驟3進行處理，得到所述測試圖像的m個特征向量，記為{T⁽¹⁾,T⁽²⁾,…,T^(k),…,T^(m)}；T^(k)表示所述測試圖像的特征區域中第k個特征點的特征向量，1≤k≤m；

步驟5.2、初始化k＝1；

步驟5.3、初始化i＝1；

步驟5.4、將第k個特征向量T^(k)與第i個類的平均值T_i相減后得到的差值與第i個類的匹配閾值μ_i相比較，若差值小于等于匹配閾值μ_i，則表示第k個特征向量T^(k)屬于第i個類，執行步驟5.5；否則，表示第k個特征向量T^(k)不屬于第i個類，執行步驟5.6；

步驟5.5，判斷k＞m是否成立，若成立，則表示測試圖像與所述視覺字典L匹配完成，得到更新后的特征向量作為絕緣子特征；否則，將k+1賦值給k后，返回步驟5.3；

步驟5.6，判斷i＞K是否成立，若成立，則表示第k個特征向量T^(k)不屬于任何一個類，并從m個特征向量中刪除第k個特征向量T^(k)后，將k+1賦值給k，執行步驟5.3；否則，將i+1賦值給i后，返回步驟5.4；

步驟6、利用式(2)計算所述測試圖像的特征區域中任意一個像素點(x,y)的投票值V(x,y)：

式(2)中，x_h和y_h表示更新后的特征向量中第h個絕緣子特征在所述測試圖像中所對應的像素點的橫坐標和縱坐標，1≤h≤H，H表示絕緣子特征的總數；σ表示特征區域的尺度；

步驟7、判斷V(x,y)是否大于等于所設定的閾值，若大于等于，則表示像素點(x,y)屬于絕緣子所在的區域，并保留像素點(x,y)；否則，表示像素點(x,y)為非絕緣子所在的區域的像素點；

步驟8、重復步驟6-步驟7，從而完成所述測試圖像的特征區域中所有像素點的檢測，并得到絕緣子區域；

步驟9、使用GVF-Snake模型對所述絕緣子區域進行輪廓檢測，得到絕緣子輪廓；

步驟10、覆冰判斷：

步驟10.1、計算所述絕緣子輪廓中最大徑向距離，并記為d；

步驟10.2、判斷|d-d′|＞δ是否成立，若成立，則表示絕緣子有覆冰，并執行步驟10.3；

否則，表示絕緣子未覆冰；δ為所設定的閾值；d′為絕緣子未覆冰時在圖像中的徑向距離；

步驟10.3、利用式(3)得到絕緣子上覆冰的厚度D：

D＝0.5(d-d')d″/d′ (3)

式(3)中，d″表示絕緣子實際的徑向距離。