[发明专利]一种绝缘子图像缺陷检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝缘子图像缺陷检测方法。

背景技术

利用直升机进行输电线路巡检，已成功应用于我国输电线路的运行和维护中。由于直升机巡检过程中摄影、摄像设备记录了大量输电线路图像信息，包含了输电线路的基本特征及运行状态信息，通过对这些图像进行处理可以发现输电线路中设备缺陷和故障隐患，不仅可克服人工方式的各种缺陷，提高工作效率和检测精度，而且能够提高线路巡检的自动化水平，减少巡检人员，为无人直升机在电力巡检中的应用以及输电线路的智能化奠定基础。

绝缘子是架空输电线路的重要组成部分，其盘片掉片损伤是一种常见的故障缺陷，通过图像处理技术对其进行诊断是直升机自动巡检技术中的一个重要研究内容。现有的一类技术是基于椭圆检测的绝缘子识别方法，他们通过Hough变换检测图像中的椭圆，进而根据绝缘子盘片的并排特性得到绝缘子所在的区域。但是绝缘子在成像过程中由于各个盘片相互遮挡，所得的绝缘子盘片呈现的椭圆缺失太多，给椭圆检测带来了很大的困难。另外一类技术是通过统计绝缘子的颜色范围定位出绝缘子大致区域，然后针对该区域采用经典的图像分割方法如最大类间方差法、最大熵阈值法、边缘链码等进行分割，最后对绝缘子进行均匀分块的直方图匹配检测绝缘子缺陷。由于绝缘子在不同的光照条件下可能出现不同的颜色特性，很难完全准确的统计出不同光照下绝缘子的颜色范围，而且绝缘子图像中通常包括树木、山川、河流、道路、杆塔等复杂背景，完全可能包含有与绝缘子颜色相近的物体，给这类方法提出了巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的是为了减少不同光线和复杂背景等对绝缘子缺陷检测的影响，将绝缘子从复杂的背景图像中定位出来，并准确识别出绝缘子的缺陷区域，以克服现有方法的缺陷，提高绝缘子缺陷检测的准确性和鲁棒性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种绝缘子图像缺陷检测方法，其特征是：包括以下步骤：

1)基于Lab颜色空间的K均值聚类

把直升机巡检获取的输电线路的彩色绝缘子图像从RGB空间转换到Lab空间，然后将表示颜色的色度分量a和b作为属性值向量进行K均值聚类分割，进而将其分割成几个类别，考虑到绝缘子的颜色呈现聚类特性，则其必然属于某一个类别；

2)基于主成分分析的绝缘子定位

经过基于K均值的聚类方法分割后存在几个类别，每个类别又以多个连通区域的形式出现，需要从众多的连通区域中找到绝缘子所在的连通区域；由于绝缘子整体呈现规则的对称长条特性，因此采用基于主成分分析的连通区域形状判决方法进行绝缘子精确定位，主要步骤如下：

a)预处理：通过数学形态学操作对聚类分割后的图像进行腐蚀、膨胀去掉小的噪声，同时对图像中连通区域的孔洞进行填充，以保证分割后绝缘子的完整性；

b)计算连通区域信息：利用主成分分析计算连通区域的轴向、宽、高等信息；

c)区域合并：通过对特定的连通区域进行合并，以保证由于缺陷导致绝缘子分开的部分连接在一起；

d)连通区域形状判决：判定所有连通区域的形状得到绝缘子所在的精确位置；

3)基于绝缘子盘片距离分析的缺陷检测

将基于主成分分析的绝缘子定位所得的绝缘子二值图像进行旋转，使得绝缘子的主轴方向平行于竖直y轴方向，再对绝缘子的二值图像通过沿竖直y轴方向进行积分投影，得到积分投影曲线；通过绝缘子盘片完好处两相邻极大值之间的距离近似相等，而在绝缘子缺陷处两相邻极大值的距离明显变大的特性，精确定位出绝缘子的缺陷位置，并在图像中标记；

所述步骤1)中把直升机巡检获取的输电线路的彩色绝缘子图像从RGB空间转换到Lab空间，具体计算公式如下：