[发明专利]一种基于稀疏表示的绝缘子掉串缺陷检测方法

说明书

本发明为一种基于稀疏表示的绝缘子掉串缺陷检测方法，首先使用图像分割算法对拍摄到的原始含绝缘子串的图像进行图像分割，剔除积雪及输电线等背景干扰，将图像分割成多个互不联通的区域；然后，将这些互不联通的区域与绝缘子串库中的绝缘子进行ASIFT匹配，匹配点个数高于设定阈值的即为绝缘子串区域；接着，将识别出的绝缘子串区域进行绝缘子单盘片分割，得到多个绝缘子小盘片；最后，利用稀疏表示分类器对每个绝缘子小盘片进行分类标识，识别单个小盘片是否存在掉串缺陷，并在原始图像中进行定位标识。相比其他方法具有更高的识别精度、且缺陷定位准确。

技术领域

本发明涉及输电线路零配件检测的技术领域，特别是一种基于稀疏表示的绝缘子掉串缺陷检测方法。

背景技术

绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体，它是为了增加爬电距离的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫绝缘子。绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效，否则绝缘子就不会产生重大的作用，如时有发生的掉串缺陷，是外观破损的典型代表，就会损害整条线路的使用和运行寿命。定期进行绝缘子缺陷检测，并根据检测结果及时对其进行更换可有效防止因绝缘子损坏而导致的输电线路重大事故的发生，避免巨大的经济损失。以前对绝缘子进行检测维护需要大量的人力进行沿着输电线路进行检测，耗费大量的时间和金钱，随着电子图像处理的发展，运用图像处理技术对绝缘子进行分析处理，进而实现自动检测绝缘子缺陷，可有效降低工作人员负担，对输电线路自动巡检具有现实意义，但已有检测技术存在精度低、缺陷定位不准确的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种不受绝缘子串大小及朝向的影响，具有较高的鲁棒性和实用性，相比其他方法具有更高的识别精度、且缺陷定位准确的基于稀疏表示的绝缘子掉串缺陷检测方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术手段是：

一种基于稀疏表示的绝缘子掉串缺陷检测方法，包括以下步骤：

第一步，手工提取多个绝缘子可见光图像的单个盘片组成样本库，包括正常无故障及带有掉串缺陷的两种；

第二步，提取样本库中所有样本的HOG特征，得到样本的HOG特征矩阵H；

第三步，对H用PCA降维构造超完备字典D；

第四步，对于待检测绝缘子串，提取所有单个盘片Block_ij，i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,m，n表示待检测绝缘子串的个数，m表示每个绝缘子串的盘片个数；

第五步，对每个Block_ij，计算其HOG特征，并用PCA进行降维，得到降维后的特征向量HP_ij；

第六步，将HP_ij输入到稀疏表示分类器SRC中计算其与H矩阵中正常绝缘子盘片类和掉串绝缘子盘片类的误差，Block_ij对应误差较小的类别，以此判断Block_ij是否存在掉串缺陷；

第七步，如果Block_ij为掉串缺陷，则记录其位置，待所有Block_ij检测完毕后统一标记掉串缺陷位置。

所述的第四步中，还包括利用图像分割算法进行绝缘子图像分割的步骤，剔除背景干扰，将图像分割成多个互不连通的区域，即疑似绝缘子区域块。

所述的第四步中，还包括使用Otsu算法进行绝缘子图像分割，然后需要利用ASIFT(Affine scale-invariant feature transform)算法进行疑似绝缘子区域块的识别，将所有疑似绝缘子区域块进行ASIFT匹配，并与给定的阈值进行比较，当匹配点个数高于该阈值时，确定该区域为绝缘子区域；否则，该区域不含有绝缘子，为干扰因素，去除该区域。