[發明專利]基于灰度方差歸一化的輸電導線斷股檢測方法

有效

• 申請號: 201810428081.3
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108734704B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 黃新波;章小玲;劉新慧;劉成
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/136
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王奇

本發明是一種基于灰度方差歸一化的輸電導線斷股檢測技術，步驟包括：1)獲取輸電線路導線的俯拍視頻圖像I1，進行灰度化、中值濾波與直方圖均衡化處理，得到灰度圖像I2；2)對灰度圖像I2灰度方差歸一化處理；3)采用自適應閾值分割方法對圖像I3進行分割處理及形態學處理，擬合輸電導線區域中心軸、1/4和3/4厚度軸線；4)根據擬合的軸線方程從預處理后的灰度圖像I2中獲取中軸線、1/4和3/4厚度軸線上的灰度值方波圖；5)對導線各軸線方波的完整Z字波形寬度進行統計分析，得到導線單股導線寬度圖；若出現斷股，所有連續非完好單股導線波形表征的導線斷股根數的最大值，即為輸電導線的實際斷股根數的檢測結果。

技術領域

本發明屬于電力輸電線路監測技術領域，涉及一種基于灰度方差歸一化的輸電導線斷股檢測技術。

背景技術

輸電線路是電力系統的動脈，輸電導線是輸電線路的重要組成部件，由于外力破壞、氣象災害、線路老化等因素造成的輸電導線斷股嚴重威脅輸電線路穩定運行，造成嚴重后果。隨著電網容量不斷擴大，設備大量增加，現有的人工輸電線路巡檢方式對輸電線路運行狀態的檢測也越來越困難。在這種情況下，輸電線路的運行狀態和故障隱患的不可知性與大電網安全穩定運行的矛盾日趨突出。

隨著直升機與無人機輸電線路巡檢作業的普及，為通過圖像處理與識別技術實現輸電線路故障的自動檢測提供了發展機遇。通過對輸電導線的無人機巡線航拍視頻/圖像進行圖像處理，能夠實現輸電導線運行狀態的實時檢測，有效保障電網的安全運行。因此，研究基于灰度方差歸一化的輸電導線斷股在線檢測技術，具有非常重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于灰度方差歸一化的輸電導線斷股檢測技術，解決了現有技術采用人工輸電線路巡檢方式，費時費力，檢測誤差率大的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種基于灰度方差歸一化的輸電導線斷股檢測技術，按照以下步驟具體實施：

步驟1，通過無人機上安裝的圖像采集設備順應太陽光照射方向獲取輸電線路導線的俯拍視頻圖像I1；對獲取的輸電導線俯拍視頻圖像I1進行灰度化處理；由于灰度化圖像對比度低且受各類噪聲干擾，再對灰度化圖像進行中值濾波與直方圖均衡化處理，得到去噪增強后的灰度圖像I2，獲取圖像灰度分散度分布特征；

步驟2，針對獲取的輸電導線圖像中導線區域清晰度高，背景區域清晰度低的圖像特點，對灰度圖像I2進行灰度方差歸一化處理，突出輸電導線圖像中的導線區域；

步驟3，采用自適應閾值分割方法對圖像I3進行分割處理及形態學處理，通過圖像映射實現導線區域的準確獲取，并擬合輸電線路導線區域中心軸、1/4和3/4厚度軸線；

步驟4，根據擬合的軸線方程從預處理后的灰度圖像I2中獲取中軸線、1/4和3/4厚度軸線上的灰度值方波圖；

步驟5，為清晰表示圖像p中導線各軸線區域Z字波形寬度的整體分布，對導線各軸線方波的完整Z字波形寬度進行統計分析，得到導線單股導線寬度圖；當檢測寬度超過攝像機標定標準計算檢測精度，標識為非完好單股導線波形；若出現斷股，所有連續非完好單股導線波形表征的導線斷股根數的最大值，即為輸電導線的實際斷股根數的檢測結果。

本發明的有益效果是，針對目前國內外關于輸電線路導線斷股檢測問題相關報道和研究少這一研究現狀，本發明通過灰度方差歸一化方法突出導線區域，轉換傳統僅通過圖像像素點灰度值對目標圖像進行圖像處理的理念，以像素點灰度值的分散程度為研究對象進行下一步圖像處理，能夠克服航拍輸電導線圖像背景復雜以及光照的影響，在減少數據量的同時在復雜背景中突出目標，其同樣適用于其他采集圖像目標與背景距離較遠的圖像分割。其中，提出的根據導線表面中心軸灰度值分布進行輸電導線斷股檢測的方法，通過擬合導線軸線、二值化處理和完好導線橫向軸線灰度值分布固有的似周期循環性分析，將導線的斷股檢測問題簡化為一維數據處理問題，實現導線斷股的準確識別，為無人機巡檢輸電導線斷股故障提供了一種新的思路。

附圖說明