一种基于日盲紫外成像的绝缘子放电区域定位方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115131542A(43)申请公布日2022.09.30(21)申请号202210726115.3G06V20/40(2022.01)(22)申请日2022.06.24G06V10/30(2022.01)G06V10/34(2022.01)(71)申请人国网浙江省电力有限公司双创中心G06V10/774(2022.01)地址310052浙江省杭州市滨江区江晖路G06V10/44(2022.01)701号B幢G06N3/04(2006.01)申请人国网浙江省电力有限公司电力科学研究院(72)发明人李特谢知寒曹俊平周啸宇王少华刘岩姜凯华陶瑞祥王振国金涌涛杨勇赵琳(74)专利代理机构浙江翔隆专利事务所(普通合伙)33206专利代理师张建青(51)Int.Cl.G06V10/22(2022.01)权利要求书3页说明书7页附图4页(54)发明名称一种基于日盲紫外成像的绝缘子放电区域定位方法及系统(57)摘要本发明公开了一种基于日盲紫外成像的绝缘子放电区域定位方法及系统。目前的方法依靠人工识别绝缘子紫外放电检测视频的放电光子，进而判断放电是否存在及放电所处的位置，并大致判断放电所覆盖的设备表面区域的多少。这一方法依赖于试验人员的主观判断，同时由于紫外放电呈现波动特征，导致人员对放电覆盖区域的判断误差较大。本发明为一种利用图像帧叠加及紫外图像处理的绝缘子放电区域定位方法及系统，其通过图像帧的叠加、紫外光子数滤波和多边形逼近得到紫外放电区域边界，进而得到紫外放电区域长度与绝缘子长度占比，避免了试验人员主观判断和紫外放电波动性带来的误差，并可大幅提升紫外放电数据处理的工作效率。CN115131542ACN115131542A权利要求书1/3页1.一种基于日盲紫外成像的绝缘子放电区域定位方法，其特征在于，包括步骤：a)收集设备资料，获取绝缘子结构高度；b)对在运绝缘子进行紫外测试，获取绝缘子紫外成像视频；c)利用HSV色彩模型对紫外成像视频帧进行预处理，将RGB颜色空间图像转为HSV颜色空间图像；d)从紫外成像视频中抽取连续或者均匀间隔的N帧，对N帧图像进行叠加，得到N帧累加的紫外光子数分布散点图，即初始的紫外放电区域；e)对紫外光子数分布散点图使用均值滤波实现紫外放电区域的平滑处理，对目标像素即光子所在位置的像素及周边像素取平均值，再进行目标像素填充、孤立光子消除处理；f)对步骤e)得到的结果，使用多边形逼近的方法将紫外放电区域进行轮廓包围，使得不规则的区域规则化；g)求出每个紫外放电区域的最小外接多边形轮廓后，计算对应紫外放电区域的轮廓面积、轮廓周长和最大对角线长度，上述参数均以像素点数计数，并统计轮廓区域内放电光子数的数量；h)标注好绝缘子图像样本，采用目标检测算法建立紫外成像视频中绝缘子的检测模型，对紫外成像视频帧进行绝缘子的旋转目标检测，返回紫外视频帧中绝缘子外接矩形的位置信息；i)通过放电区域最小外接多边形顺绝缘子方向的长度计算紫外放电区域在绝缘子表面的长度占比。2.根据权利要求1所述的绝缘子放电区域定位方法，其特征在于，步骤e)中，所述的均值滤波为在散点图中选择(2n+1)×(2n+1)的窗口，n≥1，点(x，y)的平均滤波值计算公式如下：其中，(x,y)为散点图中散点的空间坐标，坐标单元为像素；P(i,j)为某一空间位置的原始紫外光子数，p(x,y)为经过均值滤波处理之后该空间位置的光子数。3.根据权利要求1所述的绝缘子放电区域定位方法，其特征在于，步骤e)中，所述的目标像素填充为对滤波平滑后的图像进行形态学闭运算，以填平放电区域内光子之间的小裂缝、间断和小孔，对于图像X和结构元素S，闭运算的公式为：其中，结构元素S为3×3的内核矩阵，锚点位于矩阵中心。4.根据权利要求1所述的绝缘子放电区域定位方法，其特征在于，步骤e)中，所述的孤立光子消除处理为通过开运算消除孤立的小点和毛刺，从而进一步消除图像X的噪声，进行开运算的公式为：其中，结构元素S为3×3的内核矩阵，锚点位于矩阵中心。5.根据权利要求1所述的绝缘子放电区域定位方法，其特征在于，步骤h)中，所述紫外2CN115131542A权利要求书2/3页成像视频中绝缘子的检测模型通过以下步骤建立：h1)对绝缘子图像样本进行预处理，形成符合标准的图像数据集；h2)对经步骤h1)处理后的绝缘子图像样本进行数据集扩充；利用标注工具，通过矩形框标注绝缘子图像中的绝缘子区域，基于位置信息，形成与图像一一对应的标签文本；h3)经步骤h2)标注好的绝缘子图像作为样本，利用目标检测算法训练卷积神经网络，根据训练调节参数获得绝缘子检测模型，得到绝缘子外接矩形。6.根据权利要求1所述的绝缘子放电区域定位方法，其特征在于，步骤i)中，所述的