[发明专利]基于纹理的绝缘子缺陷诊断方法

说明书

技术领域

本发明以直升机巡检高压输电线路过程中采集的可见光图像为处理目标，研究的是基于可见光图像的绝缘子自爆缺陷的诊断方法。通过从图像上分析绝缘子自爆缺陷的特征，提出了基于纹理的绝缘子缺陷诊断方法。该发明为机载实时绝缘子识别诊断系统，在识别绝缘子基础上通过该方法诊断玻璃绝缘子的自爆缺陷。由于自爆缺陷表现的主要特征就是绝缘子掉串，因此本方法采用统一的掉串来描述自爆缺陷。 

背景技术

高压输电线路是电力系统的动脉，其运行状态直接决定电力系统的安全及国家经济的运行，高压输电线路(导线、绝缘子等)由于长期在室外环境下运行，在巨大的张力、气温变化、闪电、飞行物撞击以及老化、锈蚀等影响下，会出现绝缘子破坏等情况，若不及时发现和修复处理，最终会导致输电线路的破断，造成大面积停电和巨大的经济损失。 

目前绝缘子缺陷检测方法有很多：王雪，国内高压绝缘子在线检测方法综述，电瓷避雷器，2002年第6期，详细讲述了现今各种方法的检测原理、检测设备、优缺点等，根据绝缘子缺陷漏电的物理特性进行分析，主要分析接触式方法中的电压分布法、泄漏电流检测法、脉冲电流检测法及红外测温法。其缺点是接触性检测方法劳动强度大、安全性差、效率低，而且受电磁干扰等原因，易造成误检或漏检并且易受环境（如温度、湿度）等多种因素的影响。 

另一类绝缘子缺陷诊断方法是基于图像识别的方法，根据图像视觉特征识别图像并判定缺陷。视觉特征包括颜色、纹理、形状特征，依据这些信息或者这些信息的融合，判决其存在的显著缺陷特征。 

如葛玉敏，基于计算机视觉的绝缘子状态检测，硕士学位论文。基于颜色特征检测绝缘子是否存在污秽，根据图像的R、G、B值，进行模糊判断，检测绝缘子是否有污秽。该方法只能在实验室应用，然而在室外情况下RGB颜色空间易受光照影响，在背景影响下根据RGB也难以判定绝缘子是否存在污秽。 

林聚财等，基于彩色图像的玻璃绝缘子缺陷诊断，电网技术，2011年 1月，第35卷1期，基于颜色特征检测绝缘子是否掉串，对图像做平滑和色阶运算使得颜色特征更加显著且易于分割，然后在HSI颜色空间中采用图像分块的连通域判决方法动窗口直方图统计技术，对滑动窗口产生的各分块直方图相互之间做直方图匹配。这种方法比较适合室外，对一定背景干扰鲁棒性较好，但是当光照变化时不适用。 

朱珠，图像处理技术在架空线路绝缘子破损检测系统中的应用研究 ，硕士学位论文。是一种基于形状特征检测绝缘子是否破损，在架空线路绝缘子破损检测系统中的应用研究，运用了机器人巡检技术提出了识别瓷质绝缘子的方法，将圆形度、细长度、占空比长短径比和hebichef不变矩作为特征向量，应用概率神经网络分类决策的方法对绝缘子特征区域进行识别。然后通过边缘检测，判定纵向切线灰度值变化率判断瓷瓶是否出现破损。机器人巡检在穿越过杆塔时效率底下并且对线路也有损害，神经网络分类方法时间复杂较高，这些都无法做到高效率智能巡检。 

刘建友等，航拍绝缘子图像的提取和识别，传感器世界，2009年12月。是一种基于形状特征识别绝缘子，根据绝缘子与背景的灰度级的差异二值化，运用Hough变化识别椭圆绝缘子。这种方法当背景不是很复杂且采集到的绝缘子是椭圆时才能识别，当背景复杂不能根据灰度区分背景和绝缘子或者采集到的绝缘子不是标准椭圆时，基于Hough变换的方法不能识别绝缘子。 

孙晋，基于边缘检测的绝缘子裂纹诊断研究，硕士学位论文。是一种基于形状特征识别绝缘子，应用改进的Canny算子提取边缘，用斜坡函数来表征绝缘子的边缘，判断边缘图像中绝缘子的位置，在定位的基础上根据是否出现异常窄链来判断有无裂纹产生。由于采集的绝缘子角度的影响，绝缘子串轮廓之间有重合，这种检测方法在绝缘子定位时不准确，在裂纹检测时也不准确。 

在国内外研究缺陷研究领域主要集中于树木中的木材缺陷、纺织工业中的纺织品缺陷、皮革工业中的皮革表面缺陷、玻璃制造工业中的玻璃缺陷、带钢工业中的钢板表面缺陷、制瓶工业中的瓶口瓶底缺陷、道路桥梁的缺陷、医学中癌细胞的图像诊断技术等。对于这些缺陷诊断方法中无一不用到了纹理诊断技术。因为图像的纹理特征描述了在图像中反复出现的局部模式和它们的排列规则，反映了宏观意义上灰度变化的一些规律，纹理是对局部区域像素之间关系的一种度量。因此缺陷破坏了规律性的变换，出现了不同的纹理特征，发生了明显的变化。