一种基于视觉注意机制的高压巡线故障检测方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105572541A(43)申请公布日2016.05.11(21)申请号201510894640.6(22)申请日2015.12.07(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人徐新民颜敏单嘉琦陈昌虎(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人胡红娟(51)Int.Cl.G01R31/08(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种基于视觉注意机制的高压巡线故障检测方法及系统(57)摘要本发明公开一种基于视觉注意机制的高压巡线故障检测系统，包括图像传感器、ADC数模转换模块、FPGA模块、DDR存储模块、DSP图像处理模块、自动控制模块以及通信模块。自动控制模块，主要用于接收通信模块的指令信号，控制其他模块的运行；接收来自DSP的故障信号，通知通信模块将故障信息发送给控制站；图像传感器，进行视频图像采集，经由ADC模数转换后再由FPGA模块进行视频采样和图像预处理；DSP图像处理模块，基于视觉注意机制对RAM的视频数据进行故障检测和识别。本发明还公开了一种基于视觉注意机制的高压巡线故障检测方法，利用图像识别方法提取输电线特征，进而进行故障检测，可解决传统巡检方式的强度大、成本高、效率低等问题。CN105572541ACN105572541A权利要求书1/2页1.一种基于视觉注意机制的高压巡线故障检测系统，其特征在于，包括图像传感器、ADC模块、FPGA模块、DDR存储模块、DSP图像处理模块、自动控制模块以及通信模块；所述的图像传感器用于获取输电线的状态图像；所述的ADC模块用于对图像传感器获取图像进行数模转换；所述的FPGA模块用于对ADC模块输出的图像信号进行采样和图像预处理，再将图像缓存到RAM中；所述的DSP图像处理模块用于图像处理，当检测到有故障时，会将故障进行分类，再将分类后的故障信息发给自动控制模块。2.一种基于视觉注意机制的高压巡线故障检测方法，其特征在于，包括步骤：1)对图像进行预处理；2)在预处理后的图像中提取输电线；3)基于视觉注意机制的图像显著焦点提取；4)对步骤3)得到的注意焦点，逐一计算各焦点中物体的不变矩特征以检测故障；5)扫描图像中的输电线边缘，根据链码值进行输电线断股检测。3.如权利要求2所述的高压巡线故障检测方法，其特征在于，所述的预处理包括图像灰度化、光学矫正、直方图均衡、基于小波变换的图像去噪。4.如权利要求2所述的高压巡线故障检测方法，其特征在于，所述的步骤2)具体分为：2.1)使用Ratio算子对预处理后的图像检测出图像的边缘，并经形态学处理以去除图像中的面状噪声和干扰影像；2.2)采用基于梯度方向信息的随机Hough变换方法，以及依据电力线的特征，确定电力线在图像中所处的位置；2.3)分割图像中的输电线区域，并通过区域生长方法将周围领域内和直线具有相似特征的像素点包括进来，从而将两端漏检的直线延长或将在同一条直线上的几个线段连接起来。5.如权利要求2所述的高压巡线故障检测方法，其特征在于，在所述的步骤3)中，对图像进行是否异物附着检测采用基于Itti视觉注意模型，具体包括以下步骤：3.1)采用离散线性高斯滤波器对图像进行水平和垂直方向的平滑和降采样处理，完成图像的多尺度划分；3.2)在划分后的图像中提取颜色、亮度和方向三个视觉特征；3.3)对所提取的特征显著图像进行融合，并提取和转移图中的视觉注意焦点。6.如权利要求5所述的高压巡线故障检测方法，其特征在于，所述的步骤3.2)中：颜色特征的提取采用对红-绿通道和蓝-黄通道中对立的两个颜色作差取绝对值以得到2个颜色通道；亮度特征的提取采用高斯金字塔对每一层的图像提取亮度特征；使用Gabor滤波器对图像提取方向特征。7.如权利要求5所述的高压巡线故障检测方法，其特征在于，所述的步骤3.3)具体包括：3.3.1)对相同类型但不同尺度的特征图进行归一化合并为一副该特征通道的显著图；3.3.2)对得到的三幅不同类型的特征图通过同比例相加的方法进行合并；2CN105572541A权利要求书2/2页3.3.3)在合并后的图像中提取最显著的目标并寻找注意焦点。8.如权利要求2所述的高压巡线故障检测方法，其特征在于，所述步骤4)中的故障检测包括：4.1)若焦点中物体的不变矩与已知器件的不变矩相异大于一定阈值，判定为异物附着；4.2)若焦点中物体的不变矩与绝缘子相似的，进一步分析其形状特征、小波特征，确定是否为绝缘子。9.如权利要求2所述的高压巡线故障检测方法，其特征在于，所述的步骤5)具体为：扫描图像中的输电线边缘，对其链码值为0和非0的像素点分别进行记录，以其中链码值为0且连续最长的一段作