[发明专利]一种基于正交方向投影的绝缘子检测方法

权利要求书

1.一种基于正交方向投影的绝缘子检测方法，通过无人机上搭载的摄像机或照相机获得场景的视频或照片信息，对视频或照片信息进行图像识别来检测高压输电线路中的绝缘子，其特征在于包括以下步骤：

将摄像机或照相机获得的原始图像经二值化处理后进行水平方向投影，获取目标物区域的上下边界，按照上下边界对目标物进行切割，去除上下边界以外的图像区域得到保留图像；然后利用PCA方法得到保留图像中目标物的主方向与水平方向的夹角；再对保留图像进行方向校正得到校正图像；

根据校正图像在垂直方向的积分投影曲线获取目标物的水平方向边界并得到目标物图像，根据绝缘子特征判断目标物图像是否为绝缘子；如果是，对该目标物图像坐标进行反变换，即可获得绝缘子在原始图像中的水平位置；目标物区域的上下边界即为原始图像中的垂直位置；

所述判断目标物是否为绝缘子包括以下步骤：

训练判别函数：将目标函数经最大似然估计得到θ的迭代公式θ_j:＝θ_j+α(y⁽ⁱ⁾-h_θ(x⁽ⁱ⁾))x^(j)，得到参数θ＝[θ₁,θ₂,θ₃,θ₄,θ₅]^T；其中，x⁽ⁱ⁾为训练集中第i个训练样本的特征向量，y⁽ⁱ⁾为第i个训练样本的类别标签，如果第i个训练样本是绝缘子的特征向量，则y⁽ⁱ⁾＝1，否则为0；θ＝[θ₁,θ₂,θ₃,θ₄,θ₅]^T为参数，

绝缘子识别：将得到的参数θ代入判别函数输入一个新的特征向量x，如果h_θ(x)超过设定值，则目标物是一个绝缘子，否则所选不是一个绝缘子；

所述对目标物图像坐标进行反变换具体为：

如果判定目标物是绝缘子，则对该目标物图像的左右边界点进行反变换，即该目标物图像左右边界点在原始图像中的位置B＝B'R_o^-1，其中B∈R^1×2，R_o^-1为旋转矩阵R_o的逆矩阵，B'∈R^1×2为该目标物图像的左右边界点坐标。

2.根据权利要求1所述的一种基于正交方向投影的绝缘子检测方法，其特征在于：所述将摄像机或照相机获得的原始图像经二值化处理后进行水平方向投影，获取目标物区域的上下边界具体为：根据图像投影曲线及设定的阈值对曲线进行二值化，其中，二值图像f(i,j)为灰度图像，g为阈值；值为1的曲线中的最大、最小坐标为绝缘子的上、下边界点；分别通过上、下边界点的水平直线为上、下边界。

3.根据权利要求1所述的一种基于正交方向投影的绝缘子检测方法，其特征在于：所述利用PCA方法得到保留图像中目标物的主方向与水平方向的夹角包括以下步骤：

在保留图像中，将值为1的像素坐标的协方差矩阵C进行SVD分解得到C＝QΛQ^-1，Q∈R^2×2，Λ＝diag(λ₁,λ₂)∈R^2×2；λ₁、λ₂为矩阵特征值；如果λ₁＜λ₂，则绝缘子主方向与水平方向的夹角为D＝Q^-1[1,0]^T∈R^2×1。

4.根据权利要求1所述的一种基于正交方向投影的绝缘子检测方法，其特征在于：所述对保留图像进行方向校正得到方向校正后的图像具体为：

在保留图像内，将校正后的值为1的像素坐标矩阵A'＝AR_o∈Z^m×2替代原来的坐标矩阵A∈R^m×2，m为像素亮度值为1的像素个数。

5.根据权利要求1所述的一种基于正交方向投影的绝缘子检测方法，其特征在于：所述积分投影曲线m为像素亮度值为1的像素个数。