[发明专利]基于距离变换和标记分水岭算法的绝缘子图像分割方法

说明书

基于距离变换和标记分水岭算法的绝缘子图像分割方法，涉及一种绝缘子红外图像分割方法；原有的阈值分割方法，分割错误率较高，不适合绝缘子的图像分割。本发明在预处理操作后采用分水岭算法进行图像分割；并对二值图像求补后作欧式距离变换，给每个像素赋值为离它最近的背景像素点与其距离，对处理后的图像求反并据此寻找串区域的局部最小值作为标记符，以相邻两个标记符之间为绝缘子片分割线所在区域，确保每个区域内只有惟一一个内部标记和部分背景，有效防止过分割将绝缘子片区域割裂，本技术方案简单，便于实现；同时采用标记符控制和距离变换的手段，有效缓解噪声干扰，防止图像过度分割为许多微小的区域，显著提高图像分割的效率和准确率。

技术领域

本发明涉及一种绝缘子红外图像分割方法，尤其涉及基于距离变换和标记分水岭算法的绝缘子图像分割方法。

背景技术

绝缘子是电网中重要的绝缘元件，是保障电气性能的关键部件。为了增加爬电距离，通常由玻璃或陶瓷制成。其作用是悬挂导线并使导线与杆塔、大地保持绝缘。因此，实际运行中的绝缘子不但要承受工作电压和过电压的作用，还要承受导线的垂直荷载、水平荷载和导线张力，必须具有良好的绝缘性能和足够的机械性能。目前我国输电线路和变电站中使用的主要是瓷质盘形绝缘子。运行中的绝缘子因长期经受线路机电负荷、风雨雷电等恶劣自然环境的作用，很可能出现绝缘电阻阻值下降，绝缘子开裂或是击穿等情况，造成绝缘性能和机械特性的显著下降，从而产生低值(10～500MΩ)或零值绝缘子(0～10MΩ)，即绝缘子劣化现象。如果有劣化绝缘子的绝缘子串发生工频闪络或遭受雷击，会有很大电流流过绝缘子内部，强大的电流产生的热效应往往会造成绝缘子钢帽炸裂或脱开，从而出现绝缘子串掉串、导线落地等严重事故。一般而言，对于瓷质绝缘子串，只有串中存在劣化绝缘子时才会发生掉串和导线落地事故。当前随着系统电压等级的提高，绝缘子元件数量不断增多，电网中因绝缘子而引起的事故率也逐渐攀升，严重影响了供电可靠性。因此，在输变电设备运行维护检修技术领域尽早发现劣化绝缘子是输变电设备安全稳定运行的重要保障，直接关系到电网的安全稳定和对用户供电的可靠性。进一步研究绝缘子串劣化特征信息，提出更加安全有效的绝缘子状态检测方法有非常重要的现实意义。

近年来，基于红外热像的故障诊断技术在变压器、绝缘子、高压断路器等设备的故障识别中得到了越来越广泛的应用，而劣化绝缘子红外检测工作是在良好的图像分割与识别的基础上进行的。红外图像的背景中可能包含钢架、杆塔、导线和云层等干扰因素，批量处理时原有的阈值分割方法和目标区域提取方法不再具有普适性，导致分割错误率较高。因此一个有着更强自适应性、更快运行速度和更好分割效果的分割方法是必不可少的。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供基于距离变换和标记分水岭算法的绝缘子图像分割方法，以提高运行中绝缘子串批量检测的准确率和工作效率为目的。为此，本发明采取以下技术方案。

基于距离变换和标记分水岭算法的绝缘子图像分割方法，包括以下步骤：

1)图像预处理操作

采用灰度化、偏微分方程去噪、中值滤波和灰度拉伸进行图像预处理操作，并在此基础上利用Ostu法求得二值化阈值，据此将预处理后的红外图像转化为二值图像，该步骤实现绝缘子串区域和复杂背景的初步分割。

2)提取绝缘子串区域

对二值图像进行形态学骨架化处理，得到每个绝缘子对应的十字交点坐标，在交点坐标处采用泛洪扩散法计算图像的灰度值，以此为中心扩散得到只含绝缘子串区域的二值图，该步骤去除大部分干扰因素，对不同电压等级的绝缘子串区域实现粗分割；

3)角度校正；

在图像骨架化的基础上，采用Hough变换对待分割绝缘子串实现基准线端点定位和倾斜角提取，并据此以图像中心为旋转轴心，以倾斜角为旋转角度进行图像旋转，使绝缘子串基本处于水平位置；

4)提取绝缘子片区域过程