[发明专利]红外图像中绝缘子串盘片分割定位及状态分析方法

权利要求书

1.红外图像中绝缘子串盘片分割定位及状态分析方法，其特征在于，包含以下几个步骤：

S1.图像采集，采用无人机搭载红外云台相机，一般距离绝缘子串5-30米左右，采集绝缘子串的正视射影像，避免俯视或仰视拍摄，以免造成盘片遮挡，间隔棒遮挡；

S2.对步骤S1中采集到的红外绝缘子串图像进行标注，标注采用labelme等软件，沿绝缘子串盘片和间隔棒的轮廓进行标注；

S3.对步骤S1中采集到的数据按照90：10的比例进行划分，即将所有数据的90％作为训练数据集，将所有数据的10％划分为测试数据集；

S4.构建基于深度学习语义分割网络的绝缘子串分割模型，模型采用DeepLabv3Plus语义分割网络，利用其独特的ASPP金字塔编码网络和多尺度融合的解码网络进行精确的绝缘子串模型训练；

S5.执行训练，利用标注数据输入到步骤S4中构建的训练网络中，训练不少于300个Epoch，获取绝缘子串语义分割模型；在训练过程中使用测试集，不断评估模型，直至评估结果满足精度要求；

S6.使用步骤S5中训练得到的语义分割模型推理红外绝缘子串图像，获取取值为0和1的二值图像，其中取值为1的区域为绝缘子串，取值为0的区域为背景区域；

S7.通过形态学处理中的连通域查找方法找到所有独立的、取值为1连通域，通过膨胀、腐蚀操作，去除个别小、伪目标，通过寻找最小外接矩形，确定绝缘子串的走向，并抠取最小外接矩形区域的图像，通过仿射变换将绝缘子串矫正至“水平躺卧”状态；

S8.选取S7中处理得到的“水平躺卧”绝缘子串二值图像，该图像所含绝缘子串上下边缘呈强周期性，因此选取绝缘子串上下边沿为“上下峰区”，通过短时快速傅里叶变换，即FFT算法，计算绝缘子串盘片的数量，通过相位偏移法，获得绝缘子串盘片的精确位置，进而获取盘片间间隔棒位置；

其中，FFT是离散傅里叶变换(DFT)的一种快速计算方法，DFT公式如下：

N为变换长度，也即采样长度

S9.根据绝缘子串盘片位置，推算间隔棒区域，提取间隔棒区域的温度信息，结合步骤S7中获取的绝缘子串倾斜角度，S8中获取的盘片位置和破损情况，以及当期步骤获取的间隔棒温度信息，综合分析绝缘子串的状态。

2.根据权利要求1中所述红外图像中绝缘子串盘片分割定位及状态分析方法，其特征在于，步骤S1所述的数据采集需要使用无人机作为移动飞行平台，在无人机上搭载红外云台相机，云台相机所拍摄画面分辨率不低于640*512，拍摄位置距离绝缘子串约5-30米左右，且应居于绝缘子串中垂线上，避免俯视和仰视，以免带来的下端部分绝缘子串盘片和上端部分绝缘子串盘片的遮挡，导致最终无法精确定位。

3.根据权利要求1中所述红外图像中绝缘子串盘片分割定位及状态分析方法，其特征在于，步骤S2中对红外图像中的绝缘子串进行标注，具体的标注为多边形标注方法，严格沿绝缘子串轮廓进行标注，且在绝缘子串两端进行多边形轮廓的闭合，标注不包括绝缘子串两端挂点，标注过程中，绝缘子串轮廓所包含区域设置为类别1，其他背景设置为类别0。

4.根据权利要求1中所述红外图像中绝缘子串盘片分割定位及状态分析方法，其特征在于，步骤S3中将采集到且标注好的数据进行划分，划分为训练集和测试集，由于分割的密集型，划分比例按照90:10的比例进行划分，其中90％为训练集，10％作为测试集使用，用来验证和评估。

5.根据权利要求1中所述红外图像中绝缘子串盘片分割定位及状态分析方法，其特征在于，步骤S4中所述，采用DeepLabv3Plus作为语义分割网络，采用Focalloss作为评判标准，其公式如下：

FL(p_t)＝-(1-p_t)^γlog(p_t)。

6.根据权利要求1中所述红外图像中绝缘子串盘片分割定位及状态分析方法，其特征在于，步骤S5中所述，训练的轮数不能少于300个Epoch，具体的训练结果需要通过误差计算结合主观判断评估，评估通过的最小要求是能够分割出绝缘子串边缘的的波浪形轮廓。