專利名稱：基于圖像智能識別的復合絕緣子龜裂檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合絕緣子龜裂檢測方法，屬于輸變電設備運行狀態(tài)檢修領域， 尤其涉及一種基于圖像智能識別的復合絕緣子龜裂檢測方法，可用于現場帶電檢測復合絕緣子的龜裂狀態(tài)。
技術背景
復合絕緣子有優(yōu)良的防污閃性能，不容易被擊穿，且不會出現瓷絕緣子的零值、低值和玻璃絕緣子的傘群自爆等問題。20世紀80年代，我國專家學者在吸取國外經驗的基礎上展開了對復合絕緣子的研發(fā)，中期樣品于80年代末期投入試運行。90年代初，各地相繼出現污閃事故，由于耐污性能好，復合絕緣子被投入掛網使用。到1994年底，掛網運行的復合絕緣子達5萬支。自此，復合絕緣子入網數量迅猛增加1995年為10萬支，1998年為 46萬支，2001年為160萬支，2005年掛網運行已達300萬支。截止2010年12月，國家電網公司管轄的66kV及以上電壓等級線路在運復合絕緣子支數占同種電壓等級線路所有類型在運絕緣子支數的37. 02%。
從目前的運行情況來看，復合絕緣子的運行可靠性比瓷絕緣子和玻璃絕緣子好。 但是，隨著運行年限的增加，傘套材料脆化、硬化、粉化、開裂，芯棒暴露，絕緣表面出現局部放電現象，憎水性能減弱等問題逐漸凸顯。絕緣子對電氣設備或導體不僅要起絕緣作用，還要起固定懸掛作用，劣化的絕緣子將威脅電網的安全運行。
國內外專家學者對絕緣子的檢測方法展開了大量研究，現有的復合絕緣子檢測方法有接觸式、非接觸式，其中接觸式檢測法包括電壓分布法、短路叉法、火花間隙法、光電式檢測桿法、聲脈沖檢測法、泄露電流測量法，非接觸式檢測法包括超聲波檢測法、激光多普勒振動法、紅外測溫法、電暈攝像機法、聲波檢測及無線電波檢測法。接觸式檢測法需要人工登塔操作，不適合現場檢測。非接觸式檢測法中多數方法只對某一種或某幾種的故障檢測效果明顯，但是對其他類型的故障難以檢測，而且所需設備昂貴，檢測效果不是很理想。
復合絕緣子材質龜裂會導致芯棒暴露，暴露在空氣中的芯棒容易被腐蝕，機械強度降低甚至發(fā)生脆斷。由于復合絕緣子為棒型結構，一旦失效，對輸電線路的影響將大于由多個絕緣子組成的絕緣子串。現有的復合絕緣子龜裂檢測方法大多只適合在實驗室進行， 成本高，工作量大，不適合現場帶電檢測，復合絕緣子缺乏合適的現場檢測方法及裝置。
有關這方面的文獻報道例如申請?zhí)枮?00520006400. X的名為液晶圖形顯示高壓輸電線路復合絕緣子帶電檢測儀的實用新型專利，公開了一種帶電檢測高壓輸電線路復合絕緣子缺陷的裝置，能夠識別帶電復合絕緣子的導通性缺陷、內部脫空和復合絕緣子串中的低零值絕緣。然而，上述專利并沒有涉及現場帶電檢測復合絕緣子的龜裂情況的檢測方法。
有鑒于此，有必要提供一種基于圖像識別的復合絕緣子龜裂檢測方法，可以現場帶電檢測復合絕緣子的運行狀態(tài)，并對復合絕緣子的龜裂狀況進行檢測分析
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的不足，提供一種復合絕緣子龜裂的檢測方法，不必登塔，不用拆卸復合絕緣子，能在現場檢測復合絕緣子的龜裂情況。
本發(fā)明所采用的技術方案是一種基于圖像智能識別的復合絕緣子龜裂檢測方法，其特征在于，包括以下步驟1)用高空間分辨率相機對復合絕緣子成像，獲取復合絕緣子的高空間分辨率影像；2)影像預處理對復合絕緣子的影像進行預處理，包括幾何校正、輻射校正、去噪，以獲得較為精確的光譜信息；3)邊緣檢測采用高斯濾波器平滑影像，用一階偏導有限差分計算梯度幅值和方向，對梯度幅值進行非極大值抑制，用雙閾值算法檢測和連接邊緣；4)提取裂痕首先，根據邊緣檢測的結果確定復合絕緣子的范圍，將邊緣檢測的結果跟復合絕緣子的原始影像套合，確定復合絕緣子傘群的像素范圍，并將影像上不同的傘群用不同的灰度值標記；然后，對每個傘群，標記其像素范圍內的邊緣，并判斷邊緣是否為裂痕， 其中，判斷裂痕的方法為若邊緣點像素連續(xù)的數目超過閾值則將該邊緣判定為裂痕，若沒有，則不是裂痕；最后，即可得到所有傘群的裂痕；5)判斷復合絕緣子的龜裂情況根據復合絕緣子的傘群范圍，計算一個傘群所包含的像素數N1，對該傘群，根據之前所判定的裂痕，計算該傘群內所包含的裂痕的像素和N2;令f=!，用閾值的范圍來判定復合絕緣子龜裂的程度，若t大于等于閾值，則該傘群龜裂；若t小于閾值，則該傘群沒有龜裂；逐個判斷復合絕緣子上每個傘群的龜裂程度，若有一個傘群龜裂，則判定整串復合絕緣子龜裂；若傘群全部無龜裂情況發(fā)生，則判定整串復合絕緣子沒有龜裂。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明基于圖像識別的方法可以在線檢測復合絕緣子的龜裂情況，不需工人登塔，現場檢測難度不大，及早發(fā)現并替換龜裂的復合絕緣子可以避免電網安全事故的發(fā)生。


圖1為本發(fā)明實施例的基于圖像智能識別的復合絕緣子龜裂檢測方法的技術路線圖。
圖2為圖1中獲取高空間分辨率影像的實施框圖。
圖3為圖1中影像預處理的流程圖。
圖4為圖1中提取裂痕的實施框圖。
圖5為圖1中判斷復合絕緣子龜裂情況的方法框圖。
具體實施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內容，但本發(fā)明的內容不僅僅局限于下面的實施例。本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定范圍之內。
附圖中的標記說明1-獲取高空間分辨率影像，2-影像預處理，3-邊緣檢測，4-裂痕提取，5-判斷復合絕緣子的龜裂情況，1. 1-復合絕緣子，1. 2-高空間分辨率相機，1. 3-高空間分辨率影像，2. 1-幾何校正，2. 2-輻射校正，2. 3-去噪，2. 4-處理后的影像，4. 1-復合絕緣子傘群的像素范圍，4. 2-裂痕，5. 1-傘群的龜裂情況，5. 2-復合絕緣子的龜裂情況。
本發(fā)明的工作原理高空間分辨率影像可以反映被拍攝物體豐富的細節(jié)信息，復合絕緣子若有裂痕，在高空間分辨率影像上能夠被分辨出來，因此，只需現場對復合絕緣子進行成像，通過影像可以分析復合絕緣子的龜裂狀況。影像上裂痕有一定的形狀特征，能通過提取影像的紋理特征分析其對應復合絕緣子的裂痕情況。
圖1為本發(fā)明的技術路線圖。本發(fā)明提供的基于圖像識別的復合絕緣子龜裂檢測方法首先要獲取復合絕緣子的高空間分辨率影像，影像預處理2，然后邊緣檢測3，提取裂痕4，判斷復合絕緣子的龜裂情況5。
圖2為圖1中獲取高空間分辨率影像的實施框圖，直接用高空間分辨率相機對復合絕緣子成像，然后對影像進行預處理。預處理的流程如圖3所示，對高空間分辨率影像 1. 3進行幾何校正2. 1、輻射校正2. 2，然后去噪2. 3，得到處理后的復合絕緣子影像。
對處理后的復合絕緣子影像，用carmy算子對復合絕緣子影像進行邊緣檢測，步驟如下用高斯濾波器平滑影像，用一階偏導有限差分計算梯度幅值和方向，對梯度幅值進行非極大值抑制，用雙閾值算法檢測和連接邊緣。
圖4為圖1中提取裂痕的實施框圖。首先，根據邊緣檢測的結果確定復合絕緣子的范圍，將邊緣檢測的結果跟復合絕緣子的原始影像套合，確定復合絕緣子傘群的像素范圍，并將影像上不同的傘群用不同的灰度值標記。然后，對每個傘群，標記其像素范圍內的邊緣，并判斷邊緣是否為裂痕。其中，判斷裂痕的方法為若邊緣點像素連續(xù)的數目超過閾值則將該邊緣判定為裂痕，若沒有，則不是裂痕。最后，即可得到所有傘群的裂痕。
獲取了復合絕緣子的傘群范圍和裂痕后，判斷復合絕緣子龜裂程度的方法如圖5 所示。根據復合絕緣子的傘群范圍，計算一個傘群所包含的像素數N1,對該傘群，根據之前所判定的裂痕，計算該傘群內所包含的裂痕的像素和隊。令#=1，用閾值的范圍來判定復合絕緣子龜裂的程度，若t大于等于閾值，則該傘群龜裂；若t小于閾值，則該傘群沒有龜裂。逐個判斷復合絕緣子上每個傘群的龜裂程度，若有一個傘群龜裂，則判定整串復合絕緣子龜裂；若傘群全部無龜裂情況發(fā)生，則判定整串復合絕緣子沒有龜裂。
本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現有技術。
權利要求
1. 一種基于圖像智能識別的復合絕緣子龜裂檢測方法，其特征在于，包括以下步驟1)用高空間分辨率相機對復合絕緣子成像，獲取復合絕緣子的高空間分辨率影像；2)影像預處理對復合絕緣子的影像進行預處理，包括幾何校正、輻射校正、去噪，以獲得較為精確的光譜信息；3)邊緣檢測采用高斯濾波器平滑影像，用一階偏導有限差分計算梯度幅值和方向，對梯度幅值進行非極大值抑制，用雙閾值算法檢測和連接邊緣；4)提取裂痕首先，根據邊緣檢測的結果確定復合絕緣子的范圍，將邊緣檢測的結果跟復合絕緣子的原始影像套合，確定復合絕緣子傘群的像素范圍，并將影像上不同的傘群用不同的灰度值標記；然后，對每個傘群，標記其像素范圍內的邊緣，并判斷邊緣是否為裂痕， 其中，判斷裂痕的方法為若邊緣點像素連續(xù)的數目超過閾值則將該邊緣判定為裂痕，若沒有，則不是裂痕；最后，即可得到所有傘群的裂痕；5)判斷復合絕緣子的龜裂情況根據復合絕緣子的傘群范圍，計算一個傘群所包含的像素數N1，對該傘群，根據之前所判定的裂痕，計算該傘群內所包含的裂痕的像素和N2;令t = g，用閾值的范圍來判定復合絕緣子龜裂的程度，若t大于等于閾值，則該傘群龜裂；若t小于閾值，則該傘群沒有龜裂；逐個判斷復合絕緣子上每個傘群的龜裂程度，若有一個傘群龜裂，則判定整串復合絕緣子龜裂；若傘群全部無龜裂情況發(fā)生，則判定整串復合絕緣子沒有龜裂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于圖像識別的復合絕緣子龜裂檢測方法，用高空間分辨率相機對復合絕緣子成像，對影像進行預處理，邊緣檢測，從影像上提取裂痕的特征，判斷復合絕緣子龜裂的程度。本發(fā)明基于圖像識別的方法可以在線檢測復合絕緣子的龜裂情況，不需工人登塔，現場檢測難度不大，及早發(fā)現并替換龜裂的復合絕緣子可以避免電網安全事故的發(fā)生。
文檔編號G01N21/88GK102519974SQ20111041958
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權日2011年12月15日
發(fā)明者付晶, 王文龍, 邵瑰瑋, 閔絢 申請人:國網電力科學研究院