[实用新型]基于运动背景的绝缘子实时目标识别和跟踪装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电力系统中绝缘子监测装置，特别是一种基于运动背景的绝缘子实时目标识别和跟踪装置。

背景技术

绝缘子是架空高压输电线路上用于导线与铁塔绝缘连接的装置，是用量最大的绝缘体之一。当绝缘子串中存在低值或零值绝缘子时，在污秽环境、过电压，甚至工作电压下就容易发生闪络事故，当零值绝缘子被完全击穿，将引起绝缘子炸开，是造成输电线路重大事故的隐患。

目前测量零值绝缘子的方法是定期停电或带电人工检测，这些作业需要登杆逐片检测，属于高空作业，受环境影响大，危险性高，劳动强度也大。如果在地面测量零值绝缘子，准确度不够高，难以判断哪一片绝缘子出了问题，针对该问题本发明项目的科研组发明了一种用于检测输电线路绝缘子的飞行机器人，专利申请号为200810224172.1，其解决了登杆检测绝缘子的问题，可以极大减轻劳动强度，具有重大意义。

但该技术尚未解决的技术问题是，飞行机器人的图像检测和识别分别安装在飞行设备和地面站上，在对目标绝缘子进行识别后，由于其一直处于运动背景，难以完成对目标绝缘子的跟踪，搜索范围大，通信运行时间长，算法运行速度受限，无法与人体跟踪同步进行，因此对目标绝缘子的检测也就难以保证足够的准确度和精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供能够提高对目标绝缘子检测的准确度和精度的基于运动背景的绝缘子实时目标识别和跟踪装置。

本实用新型是通过以下途径来实现的：

基于运动背景的绝缘子实时目标识别和跟踪装置，包括有飞行机器设备、地面控制系统和通信模块，飞行机器设备包括有飞行系统和控制处理装置，其结构要点在于，控制处理装置安装在飞行系统上，其包括有图像成像探测部件及图像信号处理部件，图像成像探测部件包括依序电连接的成像装置、转换电路和采集电路，图像信号处理部件包括有相互连接的图像预处理装置和识别跟踪处理装置，采集电路的输出端与图像预处理装置连接，识别跟踪处理装置通过通信模块与地面控制系统连接；

成像装置获取目标绝缘子的视频图像，通过转换电路转换为数字数据信号，采集电路采集该数字数据信号后发送给图像预处理装置；

图像预处理装置接收到采集电路发送过来的信号后，将图像进行灰度化处理，然后进行中值滤波，将图像平滑化，之后再进行直方图均衡化处理，增强图像对比度；

识别跟踪处理装置包括有提取装置、绝缘子运动行为数学模型、预测装置、判断处理装置；提取装置对预处理过的图像进行纹理特征提取，根据提取的目标绝缘子的纹理特征对绝缘子进行检测；获取绝缘子运动区域的数据，根据绝缘子运动行为数学模型对目标绝缘子进行跟踪，预测装置根据数学模型的设置要求对人体重心在下一帧图案进行预测，判断处理装置接收下一帧图像，并判断预测得到的人体重心是否落在下一帧图像检测到的绝缘子的跟踪窗口内，如果是，则认定上一帧中的绝缘子和下一帧的绝缘子相匹配，之后根据新得到的测量值对系统状态进行跟踪。

本实用新型将目标绝缘子探测得到的图像的处理安装在飞行机器设备上，实现基于运动分析的绝缘子检测只在视频窗口中的小区域内进行检测，大大减小了通信传输时间，提高算法运行速度，另外，准确的跟踪减小了对目标绝缘子的搜索范围，使得绝缘子的检测与人体跟踪几乎是同步进行，达到了准确跟踪绝缘子的目的，保证了检测绝缘子的准确度和精度。

本实用新型可以进一步具体为：

控制处理装置还包括有伺服控制部件，其包括控制电路和力矩电机，控制电路的输出端与力矩电机的输入端连接，控制电路的信号接收端与图像信号处理部件连接。

控制处理装置提供一个在空间稳定不变的方向基准，当图像成像探测部件将采集到的图像信息传送给退昂信号处理部件后，图像信号处理部件根据所的图像信息处理结果输出两路目标角误差信息，经控制电路的功率放大器形成控制电流输送给力矩电机，力矩电机输出与目标角误差成比例的力矩作用给飞行系统，从而形成对目标绝缘子的两个自由度跟踪，并将跟踪的结果及原始图像通过通信模块传送给地面控制系统。这样，能够使飞行机器设备准确飞临待测的目标绝缘子上空，并与目标绝缘子保持最佳测量距离，避免了因飞行的不稳定造成目标设备与飞行设备的相互干扰和碰撞，造成不必要的损失。

伺服控制部件还包括有速率陀螺仪，其与控制电路的输出端连接。

速率陀螺仪能够根据控制电路和飞行系统的指令进行调整，保证飞行机器设备的稳定飞行和稳定定位，为获取稳定的、高清晰、高质量的影像提供保证。