[发明专利]一种在接触网图像中智能识别绝缘子裂损的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及对高铁接触网的图像进行处理的技术领域，尤其涉及一种在接触网图像中智能识别绝缘子裂损的方法及系统。

背景技术

十二五期间，我国已成为世界高速铁路里程第一大国，高速铁路的快速发展和运营品质的需求，对于铁路牵引供电系统设备的安全运行提出了更高的要求。接触网是电气化铁路牵引供电系统的关键设备，具有露天设置、动态工作、沿线无备用等特殊性，因而也是牵引供电系统中最薄弱的环节。一旦发生故障将直接影响牵引供电系统的正常运行，甚至危害列车的行车运营安全。为确保动车组运营秩序和提高动车组的供电安全性、可靠性，《高速铁路供电安全检测监测系统(6C系统)总体技术规范》正式发布实施。其中，接触网悬挂状态检测监测系统(4C)通过对接触网支持与悬挂装置零部件进行高精度成像监测与故障自动识别，及时发现并排除故障隐患，以保障接触网悬挂系统处于良好工作状态。

绝缘子是接触网支持悬挂装置的关键部件之一，起着悬挂装置中带电部分与绝缘部分的电气隔离及对悬挂装置的支撑作用。由于长期工作在阳光曝晒、化学物质腐蚀、强电磁场、强机械应力的环境中，加上本身材质、制造工艺水平限制等因素，极易老化，易出现由雷电、污秽等引起的闪络放电而导致的裂损等不良状态，使其绝缘性能降低，严重时导致瓷瓶断裂甚至影响行车运营安全。

当前，新型接触网安全巡检装置的推广应用，已大大降低了接触网巡检工作的耗时和巡检人员的劳动强度。对于一个接触网工区来说，50位工人步行巡检1个月的工作量现在仅需一个职工花3天或一周即可完成管辖范围内线路的图像采集工作。然而，大量的图像数据却需要耗费判读人员较长时间认真仔细观看才能做到不遗漏异常图像。因此，如何利用接触网巡检图像高效智能识别接触网装置故障已成为接触网悬挂状态检测监测系统(4C)的研究重心。

因而，以具有对行车影响小且能实现实时检测的图像处理、智能识别技术为核心的绝缘子状态监测检测与故障识别系统对于保证接触网安全运行具有极其重要的现实意义。

目前，接触网绝缘子识别定位方法主要有：模板匹配法，通过绝缘子模板匹配及每片绝缘子高光反射点拟合直线满足一定角度的特性实现绝缘子的定位，该方法对于拍摄时光源的角度及亮度有较高要求。二代曲波法，利用方向性滤波来识别图像中绝缘子，通过与绝缘子方向一致的形态学膨胀腐蚀对曲波分解系数进行修正，最终定位绝缘子。SURF特征匹配法，通过样本绝缘子的SURF特征描述匹配识别并定位接触网悬挂装置图像中的绝缘子。

接触网绝缘子故障检测方法主要有：小波奇异性特征实现绝缘子异物检测，能量条带法判断夜间瓷质绝缘子片缺失及夹杂异物故障等，其故障检测原理均基于绝缘子图像明暗交错的特性。

目前采用的接触网绝缘子识别定位及故障检测的方法由于其对于亮度和瓷釉反光特性有较大依赖，均只适用于夜间拍摄质量较好的瓷质绝缘子，并不具有普遍性。且由于对拍摄角度及参数有较高要求，仅适用于识别片缺失与片间异物等大范围缺陷，对于面积较小的裂损与闪络并不敏感。

申请号为CN201310131380.8的专利公开了一种基于高铁接触网绝缘子曲线状和点状奇异性特征的不良状态检测方法，包括以下步骤：在夜间对接触网的拍摄得到待检测的绝缘子图像；待检测绝缘子图像进行对比度增强及高斯滤波去噪处理；通过Radon变换确定图像中绝缘子的大致方向；然后采用二代曲波变换的曲线状奇异性特征定位绝缘子并微调角度；最后利用二代曲波变换的曲线状奇异性特征和小波变换的点状奇异性特征判断绝缘子不良状态。本发明可快速正确识别绝缘子，并有效判断绝缘子是否发生裂损与夹杂异物的不良状态及不良状态的类型。实际输入量为待测的图像，实际输出量为已经定位出绝缘子的图片和不良状态检测的结果数据，识别效果良好，判断结果准确可靠。但这样的方法只能适用于夜间拍摄质量较好的瓷质绝缘子。