[发明专利]基于二值图像形状特征的航拍绝缘子串自动定位方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术及输变电设备运行状态检修领域，特别涉及一种基于二值图像形状特征的绝缘子串自动定位方法。

背景技术

对图像中感兴趣的目标进行定位是图像处理、计算机视觉等领域的关键技术，其目的是将图像中的某些重要目标所在位置信息提取出来，从而为该目标识别及后续处理奠定基础。航拍绝缘子串自动定位是实现绝缘子状态监测及故障诊断的重要前提，具有重大实际意义。

现有定位方法大体上有3类：(1)基于分割的方法，将原始图像分为多个区域，并标记感兴趣的区域；该方法存在的问题是需要手动设置目标所在的灰度等级，且定位精度低，应用到自动化监测中较为困难。(2)基于边缘检测的方法，找到感兴趣目标的轮廓，实现定位；该方法存在的问题是对噪声敏感，用于背景复杂、分辨率低、噪声较高的航拍图像准确性较低，且由于背景复杂，边缘变化繁多等原因导致运行速度缓慢。(3)基于纹理的方法，分析感兴趣目标的纹理特征，并以此为判据将目标位置提取出来；该方法最大的问题是提取纹理信息需要大量时间，且对于某些与绝缘子串纹理特征相近的伪目标难以区分。

现有方法没有考虑绝缘子串在分割后的二值图像中的独特形状特征。绝缘子串与塔杆、线路等目标具有较明显的形状差异，二值化后这种形状特征更加突出，如果能对其加以利用，可以提高定位精度，减少耗时，提高自动化性能。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种基于二值图像形状特征的绝缘子串自动定位方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：

1)对二值图像进行形态学滤波及去除小区域处理；

2)对绝缘子串的3个形状特征进行数字化描述，以此为依据对图像进行处理，去除不满足3个形状特征的区域，保留满足3个形状特征的区域；

3)采用最小外接矩形标记图像中满足绝缘子串形状特征的区域，实现定位。

所述步骤1)的具体步骤为：

11)先对二值化后的航拍绝缘子图像进行形态学腐蚀运算，在纤细点处分离物体，去除极小面积的噪声；

12)再进行形态学膨胀运算，填补目标内部空洞，平滑较大物体的边界；其中，为了更好的达到充分平滑目标边界的目的，选择滤波的形状参数为“圆形”；

13)经过两次形态学运算后残留有一些小区域，去掉区域面积小于m×n×1.5×10^-5的区域，其中m,n分别为二值图像的行数和列数。

所述步骤2)中绝缘子串的3个形状特征为：

形状特征1：绝缘子串包含若干个伞盘，且每个伞盘厚度相等；

形状特征2：伞盘边缘的厚度小于中心的厚度，从边缘到中心厚度逐渐增大；

形状特征3：每个伞盘之间的间隔距离较小且数值相等。

所述步骤2)的具体步骤为：

21)采用图-数转换方法将形状特征进行数字化描述，把二值图像中的目标值设为1，背景值设为0，提取目标信息；

22)把图像的每一列分别提取出来，得到n组只包含0和1的数字序列｛l₁，l₂,，l₃，…，l_j，…，l_n｝，n为图像的列数；

23)对这些数字序列进行形状特征描述，从序列中去除非绝缘子目标，再将序列转化为矩阵，重构二值图像。

所述步骤23)中对形状特征1的描述及处理为：

a1)在序列l_j中搜索由1变为0的像素点，记录值为0的像素点的位置，此点即为边缘点；

b1)统计此边缘点之前连续1的个数，记为O，设边缘点有s个，则记录s个O值｛O₁，O₂，O₃，…，O_i，…，O_s｝；