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专利号: 2018114186292
申请人: 西安工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于边缘距离的导线断股检测方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1,通过无人机上安装的图像采集设备顺应太阳光照射方向获取输电线路导线的俯拍视频图像I1;提取获取的输电导线俯拍视频图像I1的三通道图像R、G、B,再计算归一化的改进色差灰度化图像I2;

步骤2,利用OTSU算法对I2做阈值分割获取图像二值图I3,然后经过一次空洞填充消除背景中的亮噪点,得到图像I4;对图像I4取反得到图像I5后进行第二次空洞填充消除导线内部存在的暗噪点,得到图像I6,对图像I6取反即可得到准确的导线图像I7;

步骤3,通过对导线图像I7的列元素做差分运算得到导线边缘图像I8,在导线边缘图像I8的基础上对其像素值进行补充判断得到图像I9,将边界值作差,获取导线宽度数组wid1,通过wid1获得wid1max、wid1min和上方的故障判断元素a1、b1及c1,将图像I9旋转180°,获取下方的故障判断元素a2、b2及c2,根据a1和a2的取值分成四种情形,分析检测过程,判断是否存在故障并对有故障导线进行故障定位;

步骤3具体按照如下步骤实施:

步骤3.1,差分获取导线边缘

对导线图像I7的列元素做差分运算得到导线边缘图像I8,具体运算如下:I8(i,j+1)=I7(i,j+1)‑I7(i,j)                (3‑1)其中i=1,2,3,...,m;j=1,2,3,...,n‑1;

步骤3.2,宽度检测

取图像中纵坐标中前两条边缘,并用大值减小值,即导线的下边界与上边界纵坐标的差值,获得宽度值,用一个1行n列的数组wid1记录;

步骤3.3,故障判断元素获取

此时数组包含的宽度存在两种,即股线宽度和导线整体宽度,搜索数组的最大值wid1max和最小值wid1min,获取断股检测阈值和定位元素:对I9旋转180°得到I10,重复步骤3.2以及步骤3.3搜索数组的最大值和最小值,断股检测阈值和定位元素的获取过程,得到wid2,wid2max,wid2min,a2,b2,c2;

步骤3.4,故障位置的定位

检测结果存在四种情况,具体判断如下:

公式(3‑6)中四种情况的故障定位处理方法具体如下:

1)若a1<3且a2<3,导线完好,无需进行后续处理;

2)若3≤a1且a2<3,导线上方存在导线故障,故障位置定位方法如下:判断完毕后,将不存在故障的纵坐标对应导线图像I7的列对应的像素值都置0;得到仅包含故障的导线区域的图像I11,确定该区域的最小外接矩形,并在俯拍视频图像I1中框选并在图中标注故障说明;

3)若a1<3且3≤a2,导线下方存在导线故障,故障位置定位方法如下:判断完毕后,将不存在故障的纵坐标对应导线图像I7的列对应的像素值都置0;得到仅包含故障的导线区域的图像I12,确定该区域的最小外接矩形,对I12旋转180°,获取旋转后的最小外接矩形,并在俯拍视频图像I1中框选并在图中标注故障说明;

4)若3≤a1且3≤a2,则导线的上方和下方均存在导线故障;上下的导线故障定位方法如式(3‑7)、(3‑8),上下方的最小外接矩形的确定也分别同2)和3)。

2.根据权利要求1所述的一种基于边缘距离的导线断股检测方法,其特征在于,所述步骤1中,计算归一化的改进色差灰度化图像I2的具体步骤如下:步骤1.1,通过无人机上安装的图像采集设备顺应太阳光照射方向获取输电线路导线的俯拍视频图像I1,并从俯拍视频图像I1提取三通道灰度图像R、G、B,根据式(1‑1)计算色差图像s:s(x,y)=T1×(B(x,y)‑T2×R(x,y))+T3             (1‑1)其中,R(x,y)和B(x,y)为图像R和图像B在(x,y)处的像素值,T1是对图像B与图像R的差值进行放大的系数,T2是图像R的缩小系数,T3是补偿系数;

步骤1.2,对图像s做如下运算:

根据式(1‑3)对图像S的像素点做归一化处理,得到色差归一化的导线图像I2:I2(x,y)=S(x,y)/255              (1‑3)。

3.根据权利要求1所述的一种基于边缘距离的导线断股检测方法,其特征在于,步骤2具体按照如下步骤实施:步骤2.1,利用OTSU算法对图像I2进行运算,生成自动阈值T,对图像I2进行阈值分割,大于阈值的取1,小于阈值的取0,得到二值图I3;

步骤2.2,第一次空洞填充

将已知目标点像素值为1,背景点像素为0,遍历二值图I3所有像素点,计算出二值图I3中所有的连通域;

依次计算各个连通域的像素点数;逐一判断连通域的像素点数,若其值小于p时,则该连通域内的所有像素值都更新为0,遍历完所有连通域即得到去除图像背景中亮噪点的图像I4;

步骤2.3,第一次图像取反

对图像I4做反色处理,即:

步骤2.4,第二次空洞填充

遍历图像I5所有像素点,计算出图像I5中所有的连通域,计算方法同步骤2.2;依次计算各个连通域的像素点数;逐一判断连通域的像素点数,若其值小于p时,则该连通域内的所有像素值都更新为0,遍历完所有连通域即得到去除导线内部暗噪点的图像I6;

步骤2.5第二次图像取反

再对图像I6做反色处理得到准确的导线图像I7。

4.根据权利要求3所述的一种基于边缘距离的导线断股检测方法,其特征在于,步骤2中所述连通域的计算方法如下:采用8连接方式,即当前像素点为1时,判断其上、下、左、右、左上、右上、左下、右下中是否存在一个像素点的像素值为1;若有,并入该区域继续判断这个像素点的8领域直到没有满足条件的点;若无,寻找图像中不包含已检测区域的像素点继续计算,直至找出所有区域。