基于圖像處理的輸電線路覆冰厚度測量算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于圖像處理的輸電線路覆冰厚度測量算法，該方法主要以安裝在桿塔上的工業(yè)攝像機(jī)采集的輸電線路覆冰前后的圖像為研究對象，對其進(jìn)行圖像灰度化、圖像增強(qiáng)、圖像分割等處理，通過攝像機(jī)標(biāo)定將圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)，比較覆冰前后圖像的邊界輪廓來計(jì)算輸電線路實(shí)際覆冰厚度的方法。通過實(shí)例分析證明了該發(fā)明操作簡單、誤差較小，能夠?qū)崿F(xiàn)輸電線路導(dǎo)線和絕緣子覆冰厚度的定量描述。
【專利說明】基于圖像處理的輸電線路覆冰厚度測量算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于輸電線路監(jiān)測系統(tǒng)，具體設(shè)計(jì)到基于圖像處理的輸電線路覆冰厚度測
量算法。
【背景技術(shù)】
[0002]受大氣候、微地形和微氣象條件的影響，我國成為遭受覆冰災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，冰災(zāi)事故頻繁發(fā)生，覆冰引起事故的直接原因都是大范圍、長時(shí)間的低溫、雨雪冰凍天氣，但同時(shí)也反映出電網(wǎng)抵御惡劣氣候能力不足，缺乏在第一時(shí)間掌握線路運(yùn)行情況的手段，因此對輸電線路覆冰在線監(jiān)測的研究有著重大的現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)在的輸電線路覆冰在線監(jiān)測方法主要有2種。第I種是通過監(jiān)測導(dǎo)線覆冰前后重量的變化，絕緣子傾斜角度以及環(huán)境風(fēng)速等氣候條件，利用導(dǎo)線覆冰厚度計(jì)算模型得到當(dāng)前線路的覆冰厚度。由于這種方法需要現(xiàn)場安裝力學(xué)傳感器，不僅改變了原有的力學(xué)結(jié)構(gòu)，而且需要對力學(xué)傳感器進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度、疲勞破壞等性能測試，因而應(yīng)用受到了限值。第2種是在桿塔上安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過視頻圖像觀察現(xiàn)場覆冰情況，這種方法雖然將現(xiàn)場的情況直接地展現(xiàn)給工作人員，但是只能通過人眼判斷覆冰而不能實(shí)現(xiàn)對覆冰的定量分析。
[0003]為了適應(yīng)智能化電網(wǎng)建設(shè)的要求，將視頻監(jiān)控裝置拍攝的現(xiàn)場圖像利用圖像處理技術(shù)進(jìn)行定量地計(jì)算導(dǎo)線及絕緣子的覆冰厚度，當(dāng)覆冰厚度超出規(guī)定的安全范圍時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，提示相關(guān)部門及時(shí)采取除冰措施，從而保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是通過圖像處理技術(shù)計(jì)算到輸電線路覆冰厚度，提出了基于圖像處理的輸電線路覆冰厚度測量算法。本發(fā)明的具體步驟如下:
[0005]步驟1:攝像機(jī)標(biāo)定
[0006]攝像機(jī)標(biāo)定是測量輸電線路覆冰厚度的必要過程，標(biāo)定過程是確定攝像機(jī)的幾何和光學(xué)參數(shù)以及攝像機(jī)相對于世界坐標(biāo)系的方位。攝像機(jī)標(biāo)定的過程如下:
[0007]步驟1.1選擇合適的標(biāo)定板之后，創(chuàng)立描述標(biāo)定板的行數(shù)和列數(shù)、外框的幾何尺寸、方向標(biāo)記和圓形標(biāo)志的半徑等信息的描述文件；
[0008]步驟1.2利用標(biāo)定板的特點(diǎn)，通過閾值分割、邊緣提取、最小化代數(shù)誤差擬合等算法提取目標(biāo)板的特征，確定容易確定的標(biāo)志點(diǎn)及其圖像中投影的關(guān)系；
[0009]步驟1.3確定標(biāo)定板上圓形標(biāo)志點(diǎn)的二維坐標(biāo),并得到攝像機(jī)外部參數(shù)的初始值；
[0010]步驟1.4通過以提供的初始參數(shù)為初始值，進(jìn)行優(yōu)化搜索獲得誤差最小化的過程，計(jì)算出攝像機(jī)的所有參數(shù)，記下標(biāo)定結(jié)果。
[0011]步驟2:圖像灰度化
[0012]輸電線路現(xiàn)場采集到的圖像大多是彩色圖像，需要將其轉(zhuǎn)換成灰度圖像，計(jì)算公式見(I)
【權(quán)利要求】
1.基于圖像處理的輸電線路覆冰厚度測量算法，其具體步驟為:1)攝像機(jī)標(biāo)定；2)圖像灰度化處理；3)圖像增強(qiáng)；4)圖像分割；5)覆冰厚度計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理的輸電線路覆冰厚度測量算法，其特征在于采用基于灰度直方圖進(jìn)行圖像增強(qiáng)，具體步驟如下: 1)統(tǒng)計(jì)圖像中灰度均值和其方差； 2)根據(jù)以上范圍得出該范圍內(nèi)的最大值和最小值； 3)統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)有效灰度級的個(gè)數(shù)，將最大值映射為255，最小值映射為O，其他有效灰度級按等距離重新排列構(gòu)成新的直方圖； 4)根據(jù)新得到的灰度直方圖將原始圖像的像素映射到新的灰度值上； 5)采用中值濾波器對圖像進(jìn)行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理的輸電線路覆冰厚度測量算法，其特征在于采用模糊算法進(jìn)行圖像分割，具體步驟如下:I)選擇初始的主隸函數(shù) 給定初值τ，則初始的主隸屬函數(shù)為:

【文檔編號】G01B11/06GK103852018SQ201210520941
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月3日
【發(fā)明者】朱亞輝, 田衛(wèi)平 申請人:西安元朔科技有限公司