[发明专利]基于交比不变性的绝缘子串中轴线提取方法

说明书

本发明涉及一种绝缘子串中轴线提取方法，具体涉及一种基于交比不变性的绝缘子串中轴线提取方法。该方法的操作步骤为：（1）数据采集及建模；（2）马氏距离判别；（3）中轴线向量估计；（4）中轴线圆心拟合。本发明通过使用Kinect v2获取绝缘子串点云数据并重建其三维模型，再根据马氏距离判别方法剔除掉中心数据并保留其伞裙数据，然后依据绝缘子串各伞裙间的交比不变性，对绝缘子串中轴线进行方向向量估计，最后再次利用交比不变性质来拟合各伞裙的圆心，获取具有全局最优的绝缘子串中轴线方程。本方法所估计的中轴线方程具有全局最优且准确高效，为后续爬电距离计算提供了有效支撑。

技术领域

本发明涉及一种绝缘子串中轴线提取方法，具体涉及一种基于交比不变性的绝缘子串中轴线提取方法。

背景技术

绝缘子爬电距离，简称“爬距”，是指正常承受运行电压的两电极沿绝缘件外表面轮廓的最短距离。爬距是绝缘子的重要的尺寸参数，在一定程度上表征了绝缘子的电气特征、经济性能和安全指数。由于绝缘子伞裙几何形状复杂，难以直接对其进行爬电距离的数值计算，如何获取高精度的绝缘子爬距是目前尚未解决的难题。目前已有研究人员提出计算爬电距离的方法，结合线结构光和视觉摄影测量的方法得到绝缘子爬电距离，但需通过多俯仰角度获取完整的激光条影像，较为繁琐；利用绝缘子伞裙曲线方程和几何关系推导出爬电距离的计算公式，但此方法增加了人为影响因素且计算复杂。提取到具有全局最优的绝缘子串中轴线可为后续爬电距离计算提供了有效支撑。如图1所示，沿绝缘子表面的最短距离即为其爬电距离，中间的虚线即为绝缘子中轴线。

发明内容

本发明鉴于绝缘子串沿其中轴线剖面计算其爬电距离的需要，提出了一种基于交比不变性的绝缘子串中轴线提取方法，使后续绝缘子串爬电距离的测量更加精确和高效。

为达到上述目的，本发明的构思是：

首先利用Kinect v2获取整个绝缘子串点云图并使用KinectFusion算法融合成绝缘子三维重建模型，并依据马氏距离判别方法剔除其串中心数据而保留伞裙数据。再依据绝缘子串各个伞裙可以近似看作间距相等的空间平行圆簇，其相互平行且间距相等的特性使得其满足交比不变特性，而绝缘子串中轴线可以看作由这些平行圆的圆心构成的一条空间直线，据此对中轴线进行向量估计，之后仅需中轴线上的一点即可获取其空间直线方程，然而依赖一个伞裙的圆心数据确定的直线方程，只能获得局部最优的直线方程估计而未能充分所有伞裙数据，所以最后再次利用交比不变性质来拟合各伞裙的圆心，获取具有全局最优的绝缘子串中轴线方程，将中轴线提取过程转化为受约束的多个平行圆的中轴线的全局优化提取问题。一种基于交比不变性的绝缘子串中轴线提取方法，其特征在于具体操作步骤如下：根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

1、数据采集及建模：将待测绝缘串放置在转速为0.314rad/s的水平转台上，使用Kinect v2对绝缘子串进行360°扫描，转动一周的时间为20秒，每秒采集30帧，期间Kinectv2采集600幅图像分辨率为512×424的深度图像，采集完成之后输入到计算中通过KinectFusion算法将采集到的图像融合成一个完整的绝缘子串三维模型。

2.马氏距离判别：绝缘子串中轴线提取需要获取各个相互独立伞裙数据，利用Kinect v2扫描获取整个绝缘子串数据后，需要剔除绝缘子串的中心数据而保留伞裙数据，具体是依据获取的各点云数据距离均值中心的马氏距离来判别其是否为伞裙数据，若其马氏距离大于给定阈值，则认为其为伞裙数据，否则认为其为中心数据，从而可获取所需的已剔除中心数据后保留下来的绝缘子串伞裙数据。