[發明專利]一種紅外圖像中瓷絕緣子鐵帽和盤面自動識別方法、系統及存儲介質

在審

• 申請號: 201911153412.8
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN111160087A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 高嵩;陸倚鵬;劉洋;李來福;尹駿剛;畢曉甜;趙恒;姚建剛
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;湖南湖大華龍電氣與信息技術有限公司;江蘇省電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32;G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 向文

本發明公開了一種紅外圖像中瓷絕緣子鐵帽和盤面自動識別方法，包括如下步驟：對絕緣子的紅外圖像進行預處理操作；對處理后的絕緣子串圖片進行特征點的提??；對絕緣子串進行角度矯正，采用Hough變換將絕緣子串放置圖像中的水平位置；自構建卷積神經網絡對絕緣子的鐵帽和盤面進行精準識別。本發明結合絕緣子圖像特征與深度學習的算法，通過自構建的卷積神經網絡，針對紅外圖像中瓷絕緣子串的鐵帽和盤面區域進行精確的自動識別，以達到提取鐵帽和盤面溫度信息，解決了原先的識別方法存在的諸多問題，并將相對溫差作為判據來診斷其劣化狀態，來實現在線自動監測絕緣子串狀態。

技術領域

本發明屬于變電站以及輸電線路上的瓷質絕緣子劣化檢測領域，涉及變電站及輸電線路紅瓷質絕緣子串劣化智能檢測方法，具體涉及一種紅外圖像中瓷絕緣子鐵帽和盤面自動識別方法、系統及存儲介質。

背景技術

盤形懸式瓷絕緣子串/元件(以下簡稱絕緣子串/絕緣子)在輸配電網中有著廣泛應用，在架空線路和變電站中起到支撐和絕緣的作用。其為輸電線路和變電站的重要外絕緣部件。受到環境因素等的影響，長時間運行的絕緣子串中容易形成低值或者零值絕緣子，導致線路或變電站中故障頻發，嚴重時甚至會產生掉串事故。紅外熱像檢測現在已經較普遍的應用于電氣設備狀態檢測中，大量實踐效果也證明該技術的高效可靠性。將拍攝所得的紅外圖像經過圖像預處理等操作，結合深度學習算法，識別并分割出絕緣子串中各個部件，繼而提取其溫度信息作為劣化判別依據，為實現在線自動監測絕緣子劣化奠定了基礎。

《基于紅外圖像的絕緣子串自動提取和狀態識別》提出一種基于圖像處理的方法來分割絕緣子的鐵帽與盤面區域，其原理是：通過一系列的步驟將絕緣子串區域提取后，對該區域使用投影統計法和區域定位提取算法，按列遍歷整個絕緣子串區域，分別計算每列中鐵帽和盤面的連續長度，把其中最大值分別作為鐵帽和盤面的間距。最后設定閾值排除其他細導線或金具的干擾，反向計算求出兩個區域的二值圖像并用不同顏色標記。該方法對于部分110kV單傘型的絕緣子可以取得較好的分割結果。然而當將其運用于雙傘甚至三傘的絕緣子時，由于盤面區域不連續，采用該方法會導致兩種結果：一是將背景區域也作為盤面區域識別，導致盤面實際溫度過低；二是盤面區域消失，只剩下鐵帽區域，失去了盤面的溫度數據。

《基于Faster R-CNN的航拍圖像中絕緣子識別》提出一種基于Faster R-CNN的航拍圖像中絕緣子識別，通過大量數據集的驗證，較為準確地確定了圖像中絕緣子串區域的位置。《A Fault Diagnosis Method of Insulator String Based on Infrared ImageFeature Extraction and Probabilistic Neural Network》提出一種基于紅外圖像特征和概率神經網絡檢測絕緣子串故障的方法，通過對絕緣子串進行Hough變換，識別出絕緣子串位置，進而提取鐵帽和盤面的溫度。但是文中對鐵帽和盤面定位與分割的結果不理想，導致溫度信息提取有誤，無法保證判斷溫度判據的準確性?！禔ggregating DeepConvolutional Feature Maps for Insulator Detection in Infrared Images》將深度卷積特征映射用于識別紅外圖像中絕緣子串所在位置，但是對于圖像中模糊的絕緣子部分效果不夠理想?！渡疃葘W習在輸電線路絕緣子故障檢測中的研究與應用》通過結合Fast R-CNN和區域提議網絡，利用調優后的參數對無人機拍攝的絕緣子圖像進行訓練，可以對絕緣子串整體進行檢測，能夠檢測出絕緣子串中是否有絕緣子脫落的情況。但是針對于未發生掉落的劣化絕緣子，無法進行有效檢出。

從上述文獻可知，對絕緣子的鐵帽和盤面分目前還存在一定的技術空白，還是存在很多技術缺陷，需要一個新的技術方案來解決上述問題。

發明內容