[发明专利]一种基于视场自适应调节的输电线路覆冰图像检测方法

说明书

本发明专利公开了一种基于视场自适应调节的输电线路覆冰图像检测方法，属于输电线路运行维护技术领域。包括：可进行多倍连续变焦视场自适应调节的图像采集系统；图像预处理方法；覆冰图像边缘提取及拟合；根据输电线路导线直径已知的先验知识可计算得到覆冰的长度和直径。

技术领域

本发明属于输电线路运行维护技术领域，尤其涉及一种基于视场自适应调节的输电线路覆冰图像检测方法。

背景技术

架空导线电力输电线路建设在偏远的郊区，尤其在冬季会发生电力输电线路覆冰的情况，而输电线路结冰是影响电力系统安全运行的一个重要因素。电力输电线路在冰荷载、风荷载的共同作用下可能导致单个或级联塔故障、输电线路导线断裂等事故。为保证电力输电线路的安全运行，需要进行覆冰状态监控，在传统覆冰状态监控中，主要使用在线监控的方法进行覆冰状态监控，需提前将相关的测量传感器安装在杆塔上，其存在测量难度大、测量效率低下的特点。

发明内容

针对在覆冰状态监控所存在的难点，公开了一种基于视场自适应调节的输电线路覆冰图像检测方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于视场自适应调节的输电线路覆冰图像检测方法，其特征表现在如下步骤：

图像拍摄设备采集输电线路覆冰的覆冰图像，对采集得到的原始覆冰图像进行覆冰定位和自适应调整，对自适应调整后重新采集的图像进行预处理，并对相关覆冰区域轮廓进行提取及拟合，根据图像中输电线缆直径与实际输电线缆实际直径的比例及图像中覆冰区域尺寸，得到覆冰区域长度和覆冰区域厚度并输出结果；

通过对获取的覆冰图像进行覆冰定位、自适应调整焦距、对图像进行灰度和滤波处理、对图像中的覆冰轮廓进行提取拟合、根据图片中的输电线缆与实际输电线缆直径比例，最终得到实际的覆冰区域的数据，有助于通过图片测量得到覆冰图像数据，保证电力输电线路安全。

进一步地，由于采集的图像要记录覆冰轮廓和利用输电线缆对图像进行修正等，因此所述的图像拍摄设备采集的输电线路的覆冰图像包含全部的覆冰轮廓以及覆冰区域两端的输电线缆。

进一步地，图像拍摄设备从一个角度或多个角度采集的输电线路的一张或多张覆冰图像，由于覆冰处的轮廓表现为不规则的曲线，而输电线路导线则表现为两条大致相互平行的直线，将采集得到的覆冰图像进行多方向投影，记录其轮廓，采集得到的图像经过预处理、覆冰轮廓提取，实现定位。

进一步地，对采集得到的原始覆冰图像进行覆冰定位，确定覆冰图像中的覆冰区域面积。

进一步地，对采集得到的原始覆冰图像进行自适应调整，确定焦距调整倍数，根据工作距离和图像采集系统的最大焦距共同决定，覆冰区域面积在图像中所占的面积和原本设定的阈值进行对比比较，由此计算得出采集图像所需时合适的焦距，实现自适应调整视场；

自适应调整确定的焦距倍数Mag具体方法如下：

其中，A₁H是变焦后覆冰图像成像靶面中心点远端距离，B₁H为变焦后覆冰图像成像靶面中心点近端距离，A₂H为变焦前覆冰图像成像靶面中心点远端距离，B₂H为变焦前覆冰图像成像靶面中心点近端距离；

D₁，D₂是原始目标成像尺寸，f₀是变焦前间距，f₁是变焦后间距，S_e是目标期望尺寸，S_current是当下检测出的目标尺寸。

进一步地，进行图像预处理包括图像灰度化处理和滤波处理；所述的灰度化处理具体为将图像的灰度化，其灰度值的计算公式如下：