[发明专利]一种用于复合绝缘子表面污秽状态的检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于复合绝缘子表面污秽状态的检测方法及系统，包括：采集污秽绝缘子的高光谱图像，获取绝缘子区域的像素点的高光谱数据和感兴趣区域的平均光谱数据；根据高光谱数据和平均光谱数据，构建高光谱数据库，通过黑白校正、标准正态变换以及去除趋势校正，对高光谱数据库的光谱数据进行预处理，并采用选择性分段主成分分析法对全波段进行分组降维处理；通过构建多分类半监督拟牛顿支持向量机模型，将降维处理后的光谱数据，作为模型的输入数据，对光谱数据对应的污秽绝缘子的污秽状态进行识别；本发明提出的多分类半监督拟牛顿支持向量机模型可以利用少量标记样本和大量的未标记样本进行训练，以达到降低标记成本，提高模型泛化能力的目的。

技术领域

本发明涉及输变电设备运行状态检修领域，具体而言，涉及一种用于复合绝缘子表面污秽状态的检测方法及系统。

背景技术

绝缘子是电力系统中使用量最多的电气绝缘设备，其中硅橡胶复合绝缘子具有质量轻、机械性能优越的优点并在防污闪、耐电晕以及憎水性等方面表现良好，被广泛应用于我国的高压绝缘保障体系。对复合绝缘子的污秽状态进行实时、准确的监测能够有效预防污闪事故的发生，保障电力系统的稳定运行。高光谱成像技术作为一种新型的光学检测技术能够以绝缘子表面光反射率的形式来表现绝缘子表面污秽状态，污秽状态不同则光反射率不同，可以通过建立数学模型学习光反射率与污秽状态的对应关系来识别绝缘子表面污秽状态。

在实际工程中，已知污秽状态的绝缘子数量极少，难以采用全监督模式建立数学模型对复合绝缘子表面污秽状态进行准确的识别，其次，现场运行的绝缘子串不同区域的积污情况不同，表面积污的不均匀性能够显著改变绝缘子的污闪电压，在识别污秽状态的同时表现污秽的分布情况也极为重要，因此，急需一种用于复合绝缘子表面污秽状态的检测方法及系统，在缺少标记样本的情况下，实现对绝缘子污秽等级以及灰盐比进行准确检测。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于复合绝缘子表面污秽状态的检测方法及系统，在缺少标记样本的情况下，利用大量未标记样本对复合绝缘子表面污秽状态进行准确的像素级检测，并形成直观的可视化图像进一步表现绝缘子表面污秽分布情况。

为了实现上述技术目的，本申请提供了一种用于复合绝缘子表面污秽状态的检测方法，包括：

采集污秽绝缘子的高光谱图像，通过分割处理，获取绝缘子区域的像素点的高光谱数据和感兴趣区域的平均光谱数据，其中，感兴趣区域表示绝缘子污秽分布均匀的区域；

将高光谱数据作为未标记数据，构建第一数据库；

将平均光谱数据作为标记数据，通过等值盐密法得到感兴趣区域的污秽状态，以平均光谱数据为基础，构建第二数据库；

构建包含第一数据库和第二数据库的高光谱数据库，通过黑白校正、标准正态变换以及去除趋势校正，对高光谱数据库的光谱数据进行预处理后，采用选择性分段主成分分析法对全波段进行分组降维处理；

构建多分类半监督拟牛顿支持向量机模型，将降维处理后的所述光谱数据作为该模型的输入数据，进行两轮识别，分别识别灰密和盐密，并最终将两种分类结果组合。

优选地，在获取绝缘子区域的过程中，对高光谱图像进行分割处理的过程包括：

从高光谱图像中提取RGB三色图；

对RGB三色图进行高斯平滑；

将RGB三色图转换至HSV颜色空间，并根据复合绝缘子自身颜色特点设置阈值得到绝缘子串区域的掩膜；

利用形态学操作对掩膜进行腐蚀和膨胀处理，用于使掩膜形状与绝缘子区域形状贴合；

利用S204所得掩膜将绝缘子区域从原高光谱图像中分割出来，高光谱图像中除绝缘子区域的其他背景区域的光谱数据设置为0。