1.一种输电线路覆冰厚度差异化预测方法,其特征在于:
S1、构建输电线路覆冰图像数据集并进行预处理,去除覆冰图像噪声并使图像边缘平滑;
S2、利用改进的PSPNet语义分割网络提取图像中的覆冰导线与绝缘子;
S3、依据图像中存在的三基色数值对覆冰类别进行划分;
S4、根据覆冰类别差异化预测绝缘子与导线的覆冰厚度,并利用导线真实值与预测值的比值作为误差权重,对覆冰厚度的计算公式进行实时调节。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路覆冰厚度差异化预测方法,其特征在于,S1中,所述预处理方法包括:将覆冰图像采用一阶滤波;利用Roberts梯度算法将滤波后的图像进行锐化;对锐化后的图像使用自适应平滑处理,其中,自适应平滑由线性平滑与非线性平滑共同构成,线性平滑中包括邻域平均法、选择平均法以及Wiener滤波,非线性平滑中包括中值滤波、Prewitt算子以及Sobel算子,通过计算图像边缘像素值的差异自动选择其中一个模块进行图像平滑处理。
3.根据权利要求1所述的一种输电线路覆冰厚度差异化预测方法,其特征在于,S2中,所述利用改进的PSPNet语义分割网络提取图像中的覆冰导线与绝缘子,操作包括:改用VGG网络作为主干网络,并利用膨胀卷积Conv_rate替换主干网络中的最大池化;对PSP模块进行改进,使用与特征层大小相匹配的卷积核进行平均池化,依据池化后特征层的大小将每个特征层划分为三个区域;将划分的区域整合,并将通道数调整为4。
4.根据权利要求1所述的一种输电线路覆冰厚度差异化预测方法,其特征在于,S3中,所述依据图像中存在的三基色数值对覆冰类别进行划分,操作包括:对覆冰图像进行语义分割时,将未覆冰导线的颜色设置为红色,三种基色的数值分别为R=255、G=0、B=0;覆冰导线部位设置为绿色,三种基色的数值分别为R=0、G=255、B=0;覆冰绝缘子设置为蓝色,三种基色的数值分别为R=0、G=0、B=255;其余看作是图片背景并设置为黑色;依据图像中三种基色的数值判别图像属于导线覆冰、绝缘子覆冰以及导线与绝缘子均覆冰;在判别存在导线覆冰的基础上进一步利用图像中三种基色的数值判断导线为全覆冰、半覆冰以及无覆冰;
若图像中只存在蓝色或同时存在蓝色与红色则将其归为绝缘子覆冰类;
若图像中不存在蓝色则将其归为导线覆冰类,依据图片中目标颜色再次进行一次三分类:若分割后的图像只存在红色则归为导线无覆冰类,不计算覆冰厚度;分割后的图像只存在绿色则归为导线全覆冰类,设定导线直径并计算其覆冰厚度;分割后的图像同时存在红色与绿色则归为导线半覆冰类,利用不同颜色区域的直径差计算其覆冰厚度;
若图像中同时存在蓝色与绿色则将其归为绝缘子与导线均覆冰类。
5.根据权利要求1所述的一种输电线路覆冰厚度差异化预测方法,其特征在于,S4中,所述利用导线真实值与预测值的比值作为误差权重,对覆冰厚度的计算公式进行实时调节,操作包括:在预测导线覆冰厚度之前,先计算导线实际直径d1与图中红色区域的平均直径D1的比值,并将其作为误差权重,计算公式如下:该误差权重并非定值,其大小根据预测导线的不同进行实时调节。
6.根据权利要求5所述的一种输电线路覆冰厚度差异化预测方法,其特征在于,所述根据覆冰类别差异化预测绝缘子与导线的覆冰厚度,操作包括:若图像为绝缘子覆冰类,则计算分割图像中蓝色区域的像素面积,并利用经验公式预测绝缘子覆冰厚度HJ,其公式的表达为:其中,J1为提前设定的绝缘子平均厚度,SJ为图像中蓝色区域的像素面积,QJ为绝缘子覆冰前的像素面积;绝缘子覆冰前的像素面积提前设定,对绝缘子覆冰前进行多角度的拍摄,并分别计算出多组像素面积,将其取平均后即为绝缘子覆冰前的像素面积QJ;
若图像为导线覆冰类,针对导线全覆冰类,则计算图中绿色区域的平均直径,计算公式如下:
其中,d1为导线实际直径,d2为图中绿色区域的平均直径,σ为误差权重;
若图像为导线覆冰类,针对导线半覆冰类,则计算图中红色部分与绿色部分的平均直径,计算公式如下:其中,d2为图中绿色区域的平均直径,D1为图中红色区域的平均直径,σ为误差权重;
若图像为绝缘子与导线均覆冰类,则分别计算导线与绝缘子的覆冰厚度。
7.根据权利要求6所述的关于不同颜色区域直径的计算,其特征在于,利用三基色的数值不同对图像中进行分区计算;针对于导线全覆冰图像设定导线实际直径d1,利用Laplacian算子对绿色区域进行边缘提取,并以边缘作为图像坐标轴,获得多组边缘坐标,对于 坐标相同的边缘点,其坐标β之差即为计算覆冰后的直径,利用多组β之差的平均值求出图中绿色区域的平均直径d2即为覆冰后导线的直径;
对于导线半覆冰图像,利用Canny算子对图像中红色区域进行边缘提取,并以边缘作为图像坐标轴获得多组边缘的坐标(xi,yi),针对多组x坐标相同的边缘点,其各自纵坐标y之差取平均计算图中红色区域的平均直径D1即为该导线覆冰前的直径;利用Laplacian算子对图像中绿色区域进行边缘提取,获得多组边缘坐标 ,对于 坐标相同的边缘点,其各自纵坐标β之差取平均求出图中绿色区域的平均直径d2即为覆冰后导线的直径。