[發(fā)明專利]一種基于航拍圖像的輸電線路絕緣子目標識別方法

有效

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• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112270234B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設計）人: 田海瑞;侯春萍;王致芃;曹凱鑫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/774;G06V10/80;G06V10/82;G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種基于航拍圖像的輸電線路絕緣子目標識別方法，包括下列步驟：準備數(shù)據(jù)集；分別提取絕緣子圖片的片段(Segments)特征和鏈接(Links)特征；融合片段(Segments)特征和鏈接(Links)特征，識別目標區(qū)域。

技術領域

本發(fā)明屬于圖像處理、遙感影像和計算機視覺技術領域，涉及一種基于數(shù)字圖像處理和深度學習技術的輸電線路航拍圖像絕緣子目標檢測方法。

背景技術

近電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、送變電線路網(wǎng)、供配電網(wǎng)和電力用戶網(wǎng)等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)整體，它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供應到各用戶，從而完成電能生產(chǎn)傳輸和使用的整個過程。保證傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性無論對國家安全還是日常生活都具有重要意義。因此需要對電路傳輸網(wǎng)絡的可靠性進行檢測，以保證整個電線網(wǎng)路的穩(wěn)定性。

我國的電網(wǎng)規(guī)模宏大，且輸電線路多分布在荒郊野外，地形復雜。而絕緣子作為架空輸電線路的重要組成部分，用于支持、懸吊架空導線，使導線與導線之間以及導線與大地之間保持足夠的絕緣。輸電線路的絕緣子配件按照制作材料可以分為玻璃絕緣子、復合絕緣子以及陶瓷絕緣子，如圖1所示。本專利中只針對絕緣子的識別，不涉及分類。

由于輸電線路常年暴露于自然環(huán)境中，線路的絕緣子配件要遭受暴曬、狂風、暴雨以及冰雪等自然原因的侵襲；輸電線路電擊、自然雷擊等高電壓影響，以及絕緣子本身內(nèi)外應力疲勞損傷和壽命年限的限制。而絕緣子的表面污穢、裂紋/破損等表面缺陷，以及絕緣子的掉串、阻抗降低會造成電力故障，導致大面積的電力癱瘓。在過去輸電系統(tǒng)故障的統(tǒng)計中，由于絕緣子缺陷造成的故障事件占到總故障的一半以上，同時全國各個電力區(qū)域均發(fā)生過由此原因造成的大面積電力癱瘓事件。

因此在日常的電力巡檢過程中，絕緣子的快速定位有助于須迅速查找故障點，分析故障原因，為后續(xù)的電力檢修和維護提供了重要參考。但同時這就對巡檢圖像易故障配件定位的準確性和及時性有著很高的要求。

傳統(tǒng)的巡檢模式為人工巡檢，但是由于電力輸送網(wǎng)絡大都處于復雜的山地深林地形，導致該巡檢模式的勞動強度大、代價高，且巡視結果受到人員技能以及天氣、地形、光照等自然條件的影響較大。

針對一些人工巡檢難以到達的輸電線路，無人機巡檢是一種比較有效的方式，可以對輸電線路的巡檢過程進行優(yōu)化，對現(xiàn)有制度中的缺陷進行填補。輸電線路的無人機巡檢主要是為了能夠拍攝輸電線路故障易發(fā)配件，及時發(fā)現(xiàn)輸電線路缺陷和故障，排除安全隱患。有效的解決人工巡檢的困難，提高巡檢的效率、質(zhì)量和效益。

[1]曾紹攀.無人機巡檢輸電線路技術的應用分析[J].質(zhì)量探索,2016(6):86-87.

[2]張永,李德波,吳翔,et al.無人機巡檢輸電線路技術的應用與分析[J].宿州學院學報,2013(08):87-88.

[3]王世坤.基于紋理特征的絕緣子目標識別與跟蹤研究[D].華北電力大學(北京).

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是本發(fā)明的目的是提供一種識別有效區(qū)域占比高，且識別準確率高的絕緣子目標檢測算法，技術方案如下：

一種基于航拍圖像的輸電線路絕緣子目標識別方法，包括下列步驟：

第一步，準備數(shù)據(jù)集；

(1)通過無人機拍攝不同環(huán)境的輸電線路絕緣子數(shù)據(jù)集，且每個圖片是由陶瓷絕緣子、復合絕緣子、玻璃絕緣子一種或幾種組合而成，確定訓練數(shù)據(jù)集和測試數(shù)據(jù)集；

(2)準備絕緣子目標檢測的標簽數(shù)據(jù)：每張絕緣子圖片中絕緣子的位置和旋轉(zhuǎn)方向不同，考慮到本算法訓練需要帶旋轉(zhuǎn)角度的Ground Truths，重新設計標記軟件，標記軟件采用多邊形的標記方式，生成標記文件，內(nèi)部利用最小外接矩形，計算出多邊形的最小外接矩形；