柯洪昌+付浩海+孔德剛
摘 要:針對傳統(tǒng)的輸電線路絕緣子檢測方法的不足,提出了一種基于改進(jìn)的Hough變換的絕緣子檢測方法,方法首先對航拍絕緣子圖像進(jìn)行預(yù)處理,包括彩色圖像灰度化,圖像增強(qiáng)和圖像去噪,然后對預(yù)處理圖像進(jìn)行改進(jìn)的Hough變換的絕緣子檢測,最后檢測出輸電電路中的絕緣子串。文章提出的方法可以快速從復(fù)雜背景中識(shí)別絕緣子,具有較好的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞:絕緣子;圖像增強(qiáng);Hough變換
中圖分類號(hào):TM726 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):2095-2945(2017)31-0006-02
引言
空中輸電線路擔(dān)負(fù)著電網(wǎng)輸電的重任,它是電力系統(tǒng)的重要組成部分之一。但高壓輸電線路及桿塔、絕緣子等附件通常都是長期暴露在外部環(huán)境之中,它們承受著狂風(fēng)、污穢、覆冰、鳥群等侵害,所以,減少像大面積停電等事故的發(fā)生幾率,是我們亟需解決的問題[1]。
絕緣子作為輸電線路的重要附件,需要定期進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測,一旦出現(xiàn)故障(例如裂痕或污穢)就需要電力部門及時(shí)維修和更換,目前對于絕緣子的狀態(tài)檢測方法有許多,例如:觀察法、激光多譜勒振動(dòng)法、超聲波檢測法、紅外檢測法、航拍法。這些輸電線路絕緣子的檢測方法都具有各種優(yōu)缺點(diǎn)[2]。當(dāng)前基于航拍圖像的絕緣子檢測檢測方法的研究,對于電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行與檢測維護(hù)是有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前對于空中輸電線路絕緣子的檢測方法已經(jīng)有許多研究并在電力部門得到了應(yīng)用,但是這些方法仍然存在許多問題亟需解決[3]。
1 輸電線路絕緣子圖像預(yù)處理
絕緣子圖像通常受到光照、噪聲等外部影響,這樣圖像可能會(huì)亮度不均、對比度很弱或特征不明顯等,因此需要對輸電線路絕緣子圖像進(jìn)行預(yù)處理,包括三部分內(nèi)容:彩色圖像灰度化,圖像增強(qiáng)和圖像去噪。
1.1 彩色圖像灰度化
1.3 圖像去噪
航拍圖像中的噪聲主要分為兩種,一種是脈沖噪聲,脈沖噪聲是由于拍攝時(shí)受到成像設(shè)備或光電因素的影響所引起的;另一種是高斯噪聲,高斯噪聲是由于拍攝時(shí)受到霧霾、陰雨等自然環(huán)境因素的影響所引起的,本文針對圖像中包含的這兩種噪聲分別進(jìn)行處理,對于脈沖噪聲可以采用中值濾波來處理,采用5×5矩形子窗口進(jìn)行濾波。對于高斯噪聲采用諧波均值濾波器來處理,公式如下:
2 基于改進(jìn)的Hough變換的絕緣子檢測方法
航拍圖像中絕緣子外形特征比較明顯,絕緣子串都呈橢圓形狀,本文提出一種改進(jìn)的Hough變換的絕緣子檢測方法來檢測絕緣子串,方法的原理是利用橢圓的幾何特征來降低所有參數(shù)的維度,利用橢圓一個(gè)性質(zhì):極點(diǎn)和極弦中點(diǎn)連線定經(jīng)過橢圓中心。用Hough變換檢測出橢圓的中心點(diǎn),然后利用Hough變換進(jìn)行2次檢測,從而計(jì)算出橢圓的另三個(gè)參數(shù)。在已經(jīng)進(jìn)行預(yù)處理圖像中檢測出橢圓的輪廓,應(yīng)該首先從原始圖像中提取出邊緣點(diǎn)信息,然后轉(zhuǎn)換為寬度歸一化的邊緣圖像,假設(shè)邊緣像素值為1,則其他非邊緣像素點(diǎn)的值就為0,將邊緣像素點(diǎn)的所有坐標(biāo)存入到一個(gè)數(shù)組中,數(shù)組大小為邊緣點(diǎn)的個(gè)數(shù)N。最后累加數(shù)組中極大值對應(yīng)的坐標(biāo)即為橢圓的中心點(diǎn)坐標(biāo),用(p,q)來表示,將(p,q)帶入到橢圓公式(4)中,然后從邊緣像素的坐標(biāo)數(shù)組V中選取數(shù)據(jù),最后在三維空間中采用Hough變換對參數(shù)a、b和r進(jìn)行統(tǒng)計(jì),可以得到極值大于設(shè)定的閾值的三個(gè)參數(shù)就為橢圓的a、b和r,這樣就提取出一個(gè)橢圓輪廓,即識(shí)別一個(gè)絕緣子串。
3 結(jié)束語
本文提出了一種基于改進(jìn)的Hough變換的絕緣子檢測方法,方法首先對航拍絕緣子圖像進(jìn)行預(yù)處理,包括彩色圖像灰度化,圖像增強(qiáng)和圖像去噪,然后對預(yù)處理圖像進(jìn)行改進(jìn)的Hough變換的絕緣子檢測,最后檢測出輸電電路中的絕緣子串。本文提出的方法可以快速從復(fù)雜背景中識(shí)別絕緣子,具有較好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn):
[1]葛玉敏,李寶樹,趙書濤,等.基于航拍圖像的絕緣子表面狀態(tài)檢測[J].高壓電器,2010.
[2]仲莉恩,馮輝,隋立林.一種利用邊緣方向直方圖檢測絕緣子的方法[J].電氣技術(shù),2010.
[3]張桂南.基于角點(diǎn)匹配與譜聚類的接觸網(wǎng)絕緣子破損/夾雜異物故障檢測[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2014.
[4]譚曉峰.輸電線路絕緣子運(yùn)行檢測方法探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(28):226.endprint