一种基于图像的输电线覆冰状态检测方法

摘要

一种基于图像的输电线覆冰状态检测方法，属于数字图像识别领域，目的在于克服现有方法的问题，提高输电线覆冰状态检测的自动化程度和准确性。本发明用于电力系统输电线的覆冰超限告警。顺序包括：(1)图像获取步骤，(2)图像预处理步骤，(3)输电线线体识别步骤，(4)输电线覆冰厚度计算步骤，(5)输电线覆冰超限告警步骤。本发明将数字图像识别的方法引入到输电线覆冰状态的检测中，利用图像信息自动识别出输电线的覆冰厚度，从而进一步实现输电线覆冰的超限告警，为保证电力系统安全运行提供一种新的直观而智能化的手段。

主权项

1.一种基于图像的输电线覆冰状态检测方法，包括如下步骤：(1)图像获取步骤，从成像设备中分别获取尺寸大小一致的待处理输电线覆冰图像及其所对应的输电线未覆冰图像；(2)图像预处理步骤，分别对待处理的输电线覆冰与未覆冰图像进行各向异性扩散平滑滤波；(3)输电线线体识别步骤，分别识别待处理输电线覆冰与未覆冰图像中的输电线线体，具体过程如下：(3.1)提取经各项异性扩散平滑滤波后的待处理输电线图像I(x，y)所对应的边缘梯度图像E(x，y)；(3.2)以阈值Ethd对上述边缘梯度图像E(x，y)进行二值化操作，获取二值化的边缘梯度图像T(x，y)：(3.3)将T(x，y)中面积小于阈值MinArea且灰度值为255的连通域的灰度值置为0；(3.4)去除经步骤(3.3)处理后的T(x，y)中长度不满足要求的虚假输电线目标，即将经步骤(3.3)处理后的T(x，y)中最小外接椭圆长轴长度小于所述宽度Width与预设比率Ratio的乘积Width×Ratio、且灰度值为255的连通域的灰度值置为0，其中，输电线在图像中沿水平方向分布，Width为输电线图像的宽度；(3.5)扩张经步骤(3.4)处理后的T(x，y)中灰度值为255的连通域所属的最小外接矩形区域，获取扩张区域对应于I(x，y)中的局部图像Sub_i(x，y)，并对其进行图像分割：设局部图像Sub_i(x，y)的分割阈值为Thd_i，则Sub_i(x，y)的分割图像Seg_i(x，y)为(3.6)将各分割图像按照对应像素点灰度值相加的方式叠加到经步骤(3.4)处理后的T(x，y)中所对应的区域上，并对叠加后的T(x，y)进行二值化操作：(3.7)按与步骤(3.3)相同的方法，去除经步骤(3.6)处理后的T(x，y)中的小连通域，即将T(x，y)中面积小于预定值MinArea且灰度值为255的连通域的灰度值置为0；(3.8)按与步骤(3.4)相同的方法，去除经步骤(3.7)处理后的T(x，y)中长度不满足要求的虚假输电线目标，即将T(x，y)中最小外接椭圆长轴长度小于宽度Width与预设比率Ratio的乘积Width×Ratio，且灰度值为255的连通域的灰度值置为0；(3.9)对经上述处理后的T(x，y)中灰度值为255的连通域进行内部孔洞填充，得到T(x，y)中灰度值为255的连通域，即为识别出的待处理输电线覆冰与未覆冰图像中的输电线线体；(4)输电线覆冰厚度计算步骤，即根据上述识别结果，计算输电线的覆冰厚度；(4.1)利用质心间的位置距离确定输电线覆冰与未覆冰图像中相匹配的输电线，即对于输电线覆冰图像中的任一条输电线WE_i，输电线未覆冰图像中与其质心间距离最短的输电线W_i即为其在未覆冰时的匹配输电线；(4.2)计算输电线未覆冰图像中各条输电线与水平方向的夹角，且输电线覆冰图像中输电线与水平方向的夹角与其匹配输电线取相同的值；(4.3)分别计算输电线覆冰与未覆冰图像中各条输电线的平均径向厚度；(4.4)利用(4.3)的计算结果，求取输电线覆冰图像中各条输电线的覆冰厚度：设任一覆冰输电线WE_i的平均径向厚度为TE_i，与之匹配的未覆冰输电线W_i的平均径向厚度为T_i，WE_i的覆冰厚度为PT_i，则PT_i＝TE_i-T_i；(5)输电线覆冰超限告警步骤，即根据上述计算出的输电线覆冰厚度以及覆冰承载设计标准，决定是否发出输电线覆冰超限告警信号以及发出何种类型的告警信号。