[发明专利]基于视频差异分析的输电线路绝缘子覆冰厚度测量方法

权利要求书

1.基于视频差异分析的输电线路绝缘子覆冰厚度测量方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：通过安装在杆塔上的摄像机采集输电线路的图像信号，将采集到的图像信号无线传送至监控中心，监控中心从图像信号中获取所监测的输电线路现场的数字图像，得到监测目标图像；

步骤2：对摄像机进行标定，确定世界坐标系中已知点与它们在投影图像中的对应关系；

步骤3：对步骤1得到的监测目标图像进行预处理；

步骤4：对步骤3得到的预处理后的图像进行模板匹配；

步骤5：在步骤4确定的算法处理区域中利用图像分割将绝缘子分割出来；

步骤6：通过计算步骤5中分割出的绝缘子的边界距离判断是否覆冰；

步骤7：计算步骤6提取得到的绝缘子覆冰前后边界之间的距离，这两个距离之差便是绝缘子的覆冰厚度。

2.根据权利要求1所述的基于视频差异分析的输电线路绝缘子覆冰厚度测量方法，其特征在于，所述的步骤2中的摄像机标定，具体按照以下步骤实施：

1)选择合适的标定板，创立描述标定板行数和列数、外框的几何尺寸、方向标记、圆形标志的半径的描述文件；

2)利用标定板的特点，通过阈值分割、边缘提取、最小化代数误差拟合算法提取目标板的特征，确定容易确定的标志点及其与图像中投影的关系；

3)确定标定板上圆形标志点的二维坐标，并得到摄像机外部参数的初始值；

4)通过提供的初始参数为初始值，进行优化搜索获得误差最小化的过程，计算出摄像机的所有参数，记下标定结果。

3.根据权利要求1所述的基于视频差异分析的输电线路绝缘子覆冰厚度测量方法，其特征在于，所述的步骤3中图像预处理，具体按照以下步骤实施：

首先将采集的输电线路RGB图像按下式转换成灰度图像：

Y＝0.299R+0.587G+0.114B，

上式中，Y为亮度，即RGB图像转换成灰度图像后对应像素点的灰度值；R、G、B分别表示红色分量值、绿色分量值和蓝色分量值；

其次对灰度图像进行图像增强，采用直方图均衡化对通过灰度化处理得到的图像进行处理；

最后采用中值滤波法对图像进行滤波。

4.根据权利要求1所述的基于视频差异分析的输电线路绝缘子覆冰厚度测量方法，其特征在于，所述的步骤4中的模板匹配，具体按照以下步骤实施：

1)以未覆冰图像作为参考图像，从参考图像中选取含绝缘子生成模板，使用Canny滤波器处理模板和搜索图像，并计算出边缘上点的方向向量；

2)构建模板和搜索图像的图像金字塔，使用2*2均值滤波器平滑；

3)使用图像金字塔分层搜索，首先在图像金字塔最顶层遍历搜索进行相似性度量匹配，并返回潜在匹配点、匹配分值及其变换参数，将模板进行相应的变换；然后按照这些潜在匹配点匹配分值的大小依次跟踪到图像金字塔下一层潜在匹配点位置，在潜在匹配点5*5邻域将变换后的模板与搜索图像进行匹配，并返回潜在匹配点及其变换；重复此过程直至图像金字塔最底层匹配结束；

4)使用最小二乘法调整匹配参数，使其达到亚像素精度。

5.根据权利要求1所述的基于视频差异分析的输电线路绝缘子覆冰厚度测量方法，其特征在于，所述的步骤5中图像分割，具体按照以下步骤实施：按纹理特征值先算出一幅纹理图像，其中每个像素的灰度级反映了该像素所在的局部区域的某些纹理特性，按灰度级区分各物体，采用阈值分割进一步实现导/地线的分割：迭代式阈值选择算法，具体按照以下步骤实施：

1)求出图像的最大灰度值和最小灰度值，分别记为Z_max和Z_min，令初始阈值t＝(Z_max+Z_min)/2；

2)根据阈值t将图像分割为前景和背景，分别求出两者的平均灰度值Z_O和Z_B；

3)求出新阈值t₀＝(Z_O+Z_B)/2；

4)若t₀不等于t，则把t₀的值赋给t，转到步骤2)，循环迭代计算；

直到t等于t₀，则迭代结束，所得t即为预先假定的最佳阈值T。

6.根据权利要求1所述的基于视频差异分析的输电线路绝缘子覆冰厚度测量方法，其特征在于，所述的步骤6中通过计算步骤5中分割出的绝缘子的边界距离判断是否覆冰，具体按照以下步骤实施：

首先需要以无覆冰时的绝缘子像素作为参考，对原始的输电线路图像进行预处理、图像分割，然后计算图像中绝缘子的边界距离，并存储起来，作为后续识别处理过程进行比较的依据；

然后不断读取采集的现场图像，在进行预处理和图像分割之后，计算其边界距离，并与已经存储的无覆冰时的初始值进行比较，当输电线路图像中的绝缘子边界距离大于初始值时，证明绝缘子有覆冰。