基于航拍图像的输电线路导线损伤识别技术_何英龙.pdf
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1、 基于航拍图像的输电线路导线损伤识别技术何英龙谢依霖王廷廷晏丽芬杨珂(云南电网有限责任公司昆明供电局)摘要:铝丝的断裂和表面的损伤会逐步演变成不可逆的破坏,从而造成电力系统大范围的断电。为了发现可能发生的断股、损伤,避免其进一步恶化,本文提出一种利用无人机进行导线断线和表面缺陷的自动识别技术。然后,利用灰度方差规格化()进行自适应阈值分割,并对其进行了提取。用 法对导线断裂进行了灰度分布曲线的 分析,同时,通过对引线区域 图像的投射方法,对导线表面缺陷进行了识别。最后,对断股数量进行了分析,筛选出疑似缺陷,并对其进行了故障诊断。通过一系列的试验,验证了本文提出的算法的可行性。关键词:输电线路;
2、缺陷识别;图像处理;传输线;无人机检验 识别导线断裂和表面缺陷的分析算法.导线提取航空传输线的影像以 为主。为降低待处理的数据量,提高工作效率,使线路区域更好地显示,必须对航拍影像进行色彩模式变换或灰度处理。在航空摄影中,由于自动光线的作用,导致了航空摄影中的线段的表面色彩呈现出灰暗的现象。另外,航空影像中的线段的清晰度比背景中的树木、建筑物和道路要高,也就是线段的灰度分布比较高。本文介绍了利用 对航空影像进行灰度处理的方法,算法把传统的对各个像素进行直接处理的思想转换成了像素的离散度 -。在公式()中表示 的特定的计算步骤:()()式中,为模板中各像素的平均灰度;代表在模板中第 像素的灰度值
3、,接着,各处理单位的灰度值变化可由公式()来计算:()()式中,为在模板中具有阴影色彩的中央像素的灰度改变。通过对整幅图像的遍历,可以得到与原图像相对应的完整灰度方差图。另外,如公式()中所示,将各像素的灰度方差标准化:(,)(,)()式中,(,)为在坐标(,)上的标准化灰度值;轴为最大灰度值;为最小灰度值;(,)为灰度方差图中的灰度值。方法具有较高的背景纯度和较高的反差,能够提高图像的清晰度和健壮性。根据 的结果,对线路进行了分区,提出了一种基于形态学处理的自适应阈值分割算法。与传统的灰度和增强的图像分割方法相比,本文提出的方法具有更好的分割效果。根据灰度和加强处理的图像,在第三栏中出现了分
4、割的结果,但仍存在着一定的背景噪声和部分空洞,有些分割效果不完全。另外,利用 图像进行八个图像的分割,取得了较好的效果,能较好地避开外界的干扰。.导线断裂检测通过对线路进行分区,可以不受背景干扰,对线路进行重点分析。由于在引线区域 图像上的灰度分布是导线断裂检测的基础参数,因此提取的引线面积必须要映射到 图像。本节通过图 所示的图片,对电线断裂检测算法进行了较为详细的分析。在断线检测中,有三个关键环节:灰度值分布的抽取;方波变换;断线识别。铝绞线外缘的灰度分布是金属丝表面完整性的重要指标,而 则是其灰度分布的周期性特征。最后,对各采集的 型波形进行了分析,得出了传输线的断股量。图 导线区域的
5、图像电气技术与经济 技术与应用 .灰度值分布的提取从图 可以看出,每个铝绞线表面的灰度值高于它们之间的边缝,而外部的铝绞线具有周期性的结构特征,从而在未破裂金属丝表面上的灰度分布显示出周期性特征。由于线路长期处于暴露状态,且受到多种噪音的干扰,在高灰度区内,经常会产生较低的灰度值。.为了更好的描述灰度分布的周期特征,本文给出了 法。在此基础上,利用门限对图 所得到的波形进行二值化,从而达到方波转换的目的。公式中,是在图 中得到的波形上的任何一点上的灰度值,其中 是最大值,是最小值,是二进制过程的结果。此外,单一 型波形的宽度可以用来描述单一铝丝的宽度。图 灰度分布波形图.断股的识别为清晰描述各
6、 型波形的宽度改变,必须对各 型波形的宽度 进行统计分析。座标代表各 型波形的标记,座标为各 型波形的像素的宽度。大多数 型波形的宽度都很相近,而且都是一条完整的铝绞线。通过对相机的校准,可以计算出单根铝线的直径所需要的像素数量。另外,众所周知,外铝丝被卷成一个固定的角度 a(此处将不考虑它的细微改变)。这样,可以用圆形()来表示单个铝丝的横向宽度。基于以上的分析,采用圆()为基准,并按实际需求选取了相应的测量精度(以像素为单位)。若 型波形的宽度满足 -(-),则该 型波形被认为是一种典型的波形,该波形代表了整个单根铝绞线的宽度。若 型波形的宽度符合 -(),则该波形被认为是一种不正常的波形
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