基于图像处理的输电线路覆冰厚度测量算法.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(10)申请公布号CNCN103852018103852018A(43)申请公布日2014.06.11(21)申请号201210520941.9(22)申请日2012.12.03(71)申请人西安元朔科技有限公司地址710077陕西省西安市高新区锦业路69号创业研发园C区1号瞪羚谷E座503室(72)发明人朱亚辉田卫平(51)Int.Cl.G01B11/06(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称基于图像处理的输电线路覆冰厚度测量算法(57)摘要本发明公开了基于图像处理的输电线路覆冰厚度测量算法，该方法主要以安装在杆塔上的工业摄像机采集的输电线路覆冰前后的图像为研究对象，对其进行图像灰度化、图像增强、图像分割等处理，通过摄像机标定将图像坐标转换为世界坐标，比较覆冰前后图像的边界轮廓来计算输电线路实际覆冰厚度的方法。通过实例分析证明了该发明操作简单、误差较小，能够实现输电线路导线和绝缘子覆冰厚度的定量描述。CN103852018ACN103852ACN103852018A权利要求书1/2页1.基于图像处理的输电线路覆冰厚度测量算法，其具体步骤为：1）摄像机标定；2）图像灰度化处理；3）图像增强；4）图像分割；5）覆冰厚度计算。2.根据权利要求1所述的基于图像处理的输电线路覆冰厚度测量算法，其特征在于采用基于灰度直方图进行图像增强，具体步骤如下：1）统计图像中灰度均值和其方差；2）根据以上范围得出该范围内的最大值和最小值；3）统计范围内有效灰度级的个数，将最大值映射为255，最小值映射为0，其他有效灰度级按等距离重新排列构成新的直方图；4）根据新得到的灰度直方图将原始图像的像素映射到新的灰度值上；5）采用中值滤波器对图像进行处理。3.根据权利要求1所述的基于图像处理的输电线路覆冰厚度测量算法，其特征在于采用模糊算法进行图像分割，具体步骤如下：1）选择初始的主隶函数给定初值T，则初始的主隶属函数为：式中，分别为目标和背景的均值，C是一个常数；2）计算模糊化因子，得到表达图像的区间模糊集利用公式（1）计算，在由公式（2）确定上、下隶属度（1）式中，，为图像I的模糊直方图，，P为控制模糊集的形状，为图像的灰度访问，0<k<1控制灰度范围对模糊因子的影响；（2）3）利用新构造的区间模糊集的模糊熵，计算各灰度值的模糊熵应用公式（3）构造区间模糊集的模糊熵2CN103852018A权利要求书2/2页（3）式中，；4）确定图像分割最佳阈值采用模糊熵最小的阈值选取准则确定模糊熵的极值，则模糊熵的极值所对应的灰度值就是图像分割的最佳阈值。3CN103852018A说明书1/4页基于图像处理的输电线路覆冰厚度测量算法技术领域[0001]本发明属于输电线路监测系统，具体设计到基于图像处理的输电线路覆冰厚度测量算法。背景技术[0002]受大气候、微地形和微气象条件的影响，我国成为遭受覆冰灾害最严重的国家之一，冰灾事故频繁发生，覆冰引起事故的直接原因都是大范围、长时间的低温、雨雪冰冻天气，但同时也反映出电网抵御恶劣气候能力不足，缺乏在第一时间掌握线路运行情况的手段，因此对输电线路覆冰在线监测的研究有着重大的现实意义。现在的输电线路覆冰在线监测方法主要有2种。第1种是通过监测导线覆冰前后重量的变化，绝缘子倾斜角度以及环境风速等气候条件，利用导线覆冰厚度计算模型得到当前线路的覆冰厚度。由于这种方法需要现场安装力学传感器，不仅改变了原有的力学结构，而且需要对力学传感器进行机械强度、疲劳破坏等性能测试，因而应用受到了限值。第2种是在杆塔上安装视频监控系统，通过视频图像观察现场覆冰情况，这种方法虽然将现场的情况直接地展现给工作人员，但是只能通过人眼判断覆冰而不能实现对覆冰的定量分析。[0003]为了适应智能化电网建设的要求，将视频监控装置拍摄的现场图像利用图像处理技术进行定量地计算导线及绝缘子的覆冰厚度，当覆冰厚度超出规定的安全范围时，自动进行报警，提示相关部门及时采取除冰措施，从而保证电力系统安全运行。发明内容[0004]本发明的目的是通过图像处理技术计算到输电线路覆冰厚度，提出了基于图像处理的输电线路覆冰厚度测量算法。本发明的具体步骤如下：[0005]步骤1：摄像机标定[0006]摄像机标定是测量输电线路覆冰厚度的必要过程，标定过程是确定摄像机的几何和光学参数以及摄像机相对于世界坐标系的方位。摄像机标定的过程如下：[0007]步骤1.1选择合适的标定板之后，创立描述标定板的行数和列数、外框的几何尺寸、方向标记和圆形标志的半径等信息的描述文件；[0008]步骤1.2利用标定板的特点，通过阈值分割、边缘提取、最小化代数误差拟合等算法提取