[发明专利]一种输电线防振锤的视觉检测方法

说明书

本发明公开了一种输电线防振锤的视觉检测方法，属于数字图像识别领域，目的在于克服现有检测方法的问题，扩大输电线巡检与维护机器人自主检测金具的种类，并提高检测的自动化程度与准确性。本发明用于机器人自主识别输电线路上的防振锤金具。检测顺序如下：(1)图像的获取步骤；(2)图像的预处理步骤；(3)图像的特征提取步骤；(4)输电线金具检测步骤。本发明将数字图像处理技术引入到输电线防振锤金具的检测，利用输电线巡检与维护机器人采集的图像信息，使机器人自主的从线路环境中识别出防振锤金具。为机器人进行输电线路金具的自主检测提供了一种智能化的技术手段。

技术领域

本发明属于数字图像识别领域，具体涉及一种基于图像的输电线防振锤金具检测方法，用于输电线巡检与维护机器人对防振锤金具进行自主检测。

背景技术

截止2011年底，仅我国220kV及以上输电回路长度已经超过48万千米，其中包含大幅度增长的500kV及以上交直流电压等级的跨区、跨省、省内骨干电网。输电网络需要定期巡视维护，目前，这项工作主要由通过人工方式进行。由输电线路工人通过望远镜在地面对线路进行观察，必要时工人还要登塔走线以实现对线路的近距离检测，当发现输电线路故障时，输电线路工人会采用滑车、走线、骑线等方式接近作业目标点，完成维护作业[中国科学院学部.关于建立超大规模输配电和电网安全保障体系的建议.中国科学院院刊,2009,24(5):493,541.]。

然而在目前的巡检与维护过程中暴露出下列几个方面的问题：工作劳动强度大，危险性高；人工检测的准确率较低；维护成本高；维护检测质量难以控制。

为了解决以上问题，输电线路巡检与维护机器人于20世纪80年代末被提出代替人工完成相应工作，经过20多年的发展，机器人的应用从早期的视觉线路检测，逐步发展到完成线路警示球安装、线路除冰、防振锤螺钉紧固等维护任务[佃松宜,翁桃,廖云杰等.巡线机器人的研究综述及面向智能电网技术的一些探讨.四川电力技术,2009,32(z1):47-51.]。而在巡检作业过程中，机器人需要对防振锤等金具进行检测，使机器人进行合理的越障动作。

目前，对于输电线路防振锤金具的检测，主要采用提取防振锤上圆形特征的视觉方法，[谭磊,王耀南,沈春生等.输电线路除冰机器人障碍视觉检测识别算法.仪器仪表学报,2011,32(11):2564-2571.]。但是这种方法受其他复杂金具环境、背景光照等因素的影响较大。

发明内容

为了克服现有检测方法的问题，提高防振锤检测的自动化程度与准确性，本发明要解决的技术问题是提供一种输电线防振锤的视觉检测方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种输电线防振锤的视觉检测方法，包括以下步骤：

(1)图像的获取；在电力机器人上安装相机设备，固定相机设备的图像采集角度和相机参数，获取输电线图像；

(2)图像的预处理；对输电线图像进行处理，得到包含输电线的感兴趣区域；

(3)图像特征提取；在感兴趣区域中，提取图像的梯度直方图特征，获取梯度直方图特征向量h；

(4)输电线金具检测；对于图像特征向量h，分别与事先建立的防振锤金具标准库H^Damper与输电线标准库H^Wire进行比较，计算出图像特征向量h与防振锤金具、输电线库的相关度，根据相关度的大小来实现防振锤金具的检测。

所述图像的预处理包括以下步骤：

(2.1)通过灰度化处理将彩色的输电线图像转换为灰度图像；

(2.2)采用高斯滤波对灰度图像进行滤波，并通过直方图均衡化调节图像的对比度；

(2.3)采用Canny算子在初步裁剪后的图像中检测输电线的边缘位置，并以边缘位置为基准去除其他区域，得到边缘图像；