[发明专利]一种利用视频图像处理技术计算输电线路覆冰厚度的方法

说明书

技术领域

本发明属于数字视频图像处理及输电线路在线监测技术领域。涉及对输电线路进行在线监测时的视频图像的识别和计算，包括对输电线路视频图像的采集、灰度变换、图像分割、滤波、区域标记、像素计算等一系列图像处理和识别技术，能够对覆冰输电线路视频图像进行自动处理和识别，以及各条输电导线覆冰厚度的计算，并可进行超限报警，是基于远程数字视频图像处理技术的输电线路覆冰厚度识别和计算的一种利用视频图像处理技术计算输电线路覆冰厚度的方法。

背景技术

目前在电力输电线路在线监测系统中，对输电线路覆冰厚度识别和计算的一般方法是：根据输电线路导线覆冰后的重量变化、环境温度、湿度、雨量、风速、风向、气压等电气特征，建立相应的数学模型，分析计算输电导线的覆冰情况并给出除冰预警信号，还有一些监测系统根据测得的电气参数并参考现场视频进行人工的综合判断。这种方法虽然能够基本把握输电线路的覆冰状况，减少事故的发生，但它的设备复杂，需要采集的参数较多，处理过程也比较复杂，而且受天气变化的影响测得的各种参数也不是十分的准确。采用数字视频图像处理与识别技术监测输电线路的覆冰状态，是一种非常直观、简便的输电线路覆冰厚度识别和计算方法。国内外有些学者已经开始这方面的研究，有文献报道：基于DSP数字信号处理器，采用sobel边缘检测和hough变换相结合的方式，对覆冰输电线路图像进行预处理，并根据一定的识别算法得出输电线路的覆冰厚度。但这种方法没有考虑到所监测输电线路中多条输电导线的覆冰情况，具有一定的局限性。

本发明基于远程数字视频图像处理技术，以传送到监控中心的输电线路视频流中截取的数字图像为研究对象，采用一种新的算法区分一幅图像中的多条输电导线，实现对各条输电导线覆冰厚度的自动识别和计算，使之在任何一条的输电导线覆冰厚度超出规定的安全范围时都可进行报警，为保证电力企业生产安全提供了一种新的直观而准确的手段，有着非常重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是为了准确的识别和计算出输电线路的覆冰厚度，提供了基于远程数字视频图像处理技术的输电线路覆冰厚度的识别和计算的一种利用视频图像处理技术计算输电线路覆冰厚度的方法，其特征在于，该方法以传送到监控中心的输电线路视频流中截取的数字图像为研究对象，对采集到的数字图像信息进行图像处理和识别，采用新的算法进行二维图像分割和区域标记，以消除天气变化对图像对比度的影响和区分一幅图像中的多条输电导线，通过分别计算各条输电导线覆冰的厚度，使系统能够在任何一条输电导线覆冰厚度超出规定的安全范围时报警，为输电线路的安全运行提供保障。

本发明所采用的技术方案是：1)通过摄像头采集输电线路视频信号、经过视频服务器将其通过传输通道以视频流的方式实时传送回监控中心；

2)在监控中心从视频流中截取所监视的输电线路的数字图像，得到监视目标图像；

3)无覆冰时对输电线路图像进行灰度化、二维图像分割、中值滤波和区域标记的图像预处理过程，输入输电线路导线直径参数D，对所监测的输电线路进行像素计算，将处理后的图像存储起来并进行标示；

4)对输电线路图像继续进行与无覆冰时相同的图像处理过程，在进行输电线路的像素计算时，当像素值大于无覆冰时的15％时，认为所监测的输电线路有覆冰，并进行标示，继续进行第5步；否则进行第2步和第4步的过程；

5)对输电线路图像进行按列扫描的方式计算出各条输电导线覆冰前后图像的像素比值和平均比值，并根据得到的平均比值和已知的输电线路导线直径D，计算出各条输电导线的覆冰厚度；

6)当任何一条输电导线的覆冰厚度超出规定的安全范围时进行报警，以便工作人员采取除冰措施；否则重复进行第2、4、5步的过程。

所述监视目标图像包括：原始的无覆冰输电线路图像和覆冰后的输电线路图像。

所述的二维图像分割是采用了基于模拟退火遗传算法的二维最大类间方差法，对覆冰前后的输电线路图像进行二维图像分割，以消除天气变化对图像对比度的影响。

所述中值滤波是为了滤除二维图像分割后的图像存在的毛刺。

所述的区域标记是采用八连通标记方法对覆冰前后的输电线路图像进行区域标记，以区分出同一幅图像中的各条输电导线。

本发明的有益效果是在对输电线路覆冰状况进行在线监测过程中，通过对实时的现场视频图像的处理和识别，不仅可以直观、有效的监视到输电线路的覆冰状况，而且可以准确地分析计算出各条输电导线的覆冰厚度，且设备简单、经济。

附图说明

图1是覆冰输电线路的原始图像。

图2是覆冰输电线路图像进行灰度处理的结果图。