[发明专利]一种改进K均值聚类的配电网架空线路覆冰厚度监测方法

权利要求书

1.一种改进K均值聚类的配电网架空线路覆冰厚度监测方法，其特征在于：包括，

利用单目摄像机获取配电网架空线路图像；

根据机器视觉策略对所述配电网架空线路图像进行预处理；

应用机器视觉与机器学习算法对预处理后的所述配电网架空线路图像进行导线边缘定位；

计算架空线路覆冰厚度并输出监测结果；

其中，导线边缘定位的步骤包括：

通过直线段检测获取的导线边缘直线段确定导线的边缘位置；

利用改进K均值聚类算法对所述导线边缘直线段进行划分；

通过拟合的方式得到光滑的导线边缘；

所述直线段检测的步骤包括：

将预处理后的图像长度、宽度均压缩至原始尺寸的80％，以弱化像素点构成直线段时的锯齿效应；

将缩小后的图像分别与卷积核进行卷积操作，得到x、y两个方向的梯度G_x、G_y，计算出梯度幅值后开始搜索图像的边缘点，如下，

其中，G为梯度幅值后开始搜索图像的边缘点，G_x、G_y分别为x、y两个方向的梯度；

利用改进K均值聚类算法对所述导线边缘直线段进行划分的具体步骤包括：

在图像中取一条基准线，并计算各直线段到所述基准线的距离；

根据距离远近判断所属边缘；

若各直线段斜率不同，且不与所述基准线平行时无法计算二者距离，则对其进行处理；

所述处理包括：

定义n条直线段斜率和截距分别记为k₁,k₂,…,k_n及b₁,b₂,…,b_n，将其分为m类，m为导线数量的2倍；

在图像中任意取一个基准点，坐标为(x₀,y₀)，0＜x₀＜h，0＜y₀＜w，其中，h、w分别为图像高度和宽度；

还包括，

过基准点(x₀,y₀)分别以k₁,k₂,…,k_n为斜率作基准线，计算各基准线到对应直线段的距离d_i，其中，i＝1,2,…,n；如下，

以(d_i,k_i)表示第i条直线段，将(d_i,k_i)全部代入K均值聚类算法，将其分为m类，至此完成图像中所有直线段的划分；

进一步的，计算所述架空线路覆冰厚度的步骤包括：

根据定位后的导线判断架空线路的覆冰状态；

由于覆冰前后导线宽度存在差异，分别计算覆冰前后导线宽度值，以覆冰前后导线宽度值的差值为判据；

计算出导线的实时宽度W₁，再减去无冰导线的直径W₂，即为当前冰层厚度。

2.根据权利要求1所述的改进K均值聚类的配电网架空线路覆冰厚度监测方法，其特征在于：所述预处理包括，图像滤波、形态学操作、灰化度、增强对比度和图像去噪。

3.根据权利要求2所述的改进K均值聚类的配电网架空线路覆冰厚度监测方法，其特征在于：所述监测结果包括，覆冰状态、冰层厚度、误差和耗时时长。