基于改進(jìn)的Hough變換的絕緣子檢測方法

柯洪昌+付浩海+孔德剛

摘 要：針對傳統(tǒng)的輸電線路絕緣子檢測方法的不足，提出了一種基于改進(jìn)的Hough變換的絕緣子檢測方法，方法首先對航拍絕緣子圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括彩色圖像灰度化，圖像增強(qiáng)和圖像去噪，然后對預(yù)處理圖像進(jìn)行改進(jìn)的Hough變換的絕緣子檢測，最后檢測出輸電電路中的絕緣子串。文章提出的方法可以快速從復(fù)雜背景中識別絕緣子，具有較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：絕緣子；圖像增強(qiáng)；Hough變換

中圖分類號：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）31-0006-02

引言

空中輸電線路擔(dān)負(fù)著電網(wǎng)輸電的重任，它是電力系統(tǒng)的重要組成部分之一。但高壓輸電線路及桿塔、絕緣子等附件通常都是長期暴露在外部環(huán)境之中，它們承受著狂風(fēng)、污穢、覆冰、鳥群等侵害，所以，減少像大面積停電等事故的發(fā)生幾率，是我們亟需解決的問題[1]。

絕緣子作為輸電線路的重要附件，需要定期進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，一旦出現(xiàn)故障（例如裂痕或污穢）就需要電力部門及時維修和更換，目前對于絕緣子的狀態(tài)檢測方法有許多，例如：觀察法、激光多譜勒振動法、超聲波檢測法、紅外檢測法、航拍法。這些輸電線路絕緣子的檢測方法都具有各種優(yōu)缺點(diǎn)[2]。當(dāng)前基于航拍圖像的絕緣子檢測檢測方法的研究，對于電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行與檢測維護(hù)是有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價值。當(dāng)前對于空中輸電線路絕緣子的檢測方法已經(jīng)有許多研究并在電力部門得到了應(yīng)用，但是這些方法仍然存在許多問題亟需解決[3]。

1 輸電線路絕緣子圖像預(yù)處理

絕緣子圖像通常受到光照、噪聲等外部影響，這樣圖像可能會亮度不均、對比度很弱或特征不明顯等，因此需要對輸電線路絕緣子圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括三部分內(nèi)容：彩色圖像灰度化，圖像增強(qiáng)和圖像去噪。

1.1 彩色圖像灰度化

1.3 圖像去噪

航拍圖像中的噪聲主要分為兩種，一種是脈沖噪聲，脈沖噪聲是由于拍攝時受到成像設(shè)備或光電因素的影響所引起的；另一種是高斯噪聲，高斯噪聲是由于拍攝時受到霧霾、陰雨等自然環(huán)境因素的影響所引起的，本文針對圖像中包含的這兩種噪聲分別進(jìn)行處理，對于脈沖噪聲可以采用中值濾波來處理，采用5×5矩形子窗口進(jìn)行濾波。對于高斯噪聲采用諧波均值濾波器來處理，公式如下：

2 基于改進(jìn)的Hough變換的絕緣子檢測方法

航拍圖像中絕緣子外形特征比較明顯，絕緣子串都呈橢圓形狀，本文提出一種改進(jìn)的Hough變換的絕緣子檢測方法來檢測絕緣子串，方法的原理是利用橢圓的幾何特征來降低所有參數(shù)的維度，利用橢圓一個性質(zhì)：極點(diǎn)和極弦中點(diǎn)連線定經(jīng)過橢圓中心。用Hough變換檢測出橢圓的中心點(diǎn)，然后利用Hough變換進(jìn)行2次檢測，從而計算出橢圓的另三個參數(shù)。在已經(jīng)進(jìn)行預(yù)處理圖像中檢測出橢圓的輪廓，應(yīng)該首先從原始圖像中提取出邊緣點(diǎn)信息，然后轉(zhuǎn)換為寬度歸一化的邊緣圖像，假設(shè)邊緣像素值為1，則其他非邊緣像素點(diǎn)的值就為0，將邊緣像素點(diǎn)的所有坐標(biāo)存入到一個數(shù)組中，數(shù)組大小為邊緣點(diǎn)的個數(shù)N。最后累加數(shù)組中極大值對應(yīng)的坐標(biāo)即為橢圓的中心點(diǎn)坐標(biāo)，用（p，q）來表示，將（p，q）帶入到橢圓公式（4）中，然后從邊緣像素的坐標(biāo)數(shù)組V中選取數(shù)據(jù)，最后在三維空間中采用Hough變換對參數(shù)a、b和r進(jìn)行統(tǒng)計，可以得到極值大于設(shè)定的閾值的三個參數(shù)就為橢圓的a、b和r，這樣就提取出一個橢圓輪廓，即識別一個絕緣子串。

3 結(jié)束語

本文提出了一種基于改進(jìn)的Hough變換的絕緣子檢測方法，方法首先對航拍絕緣子圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括彩色圖像灰度化，圖像增強(qiáng)和圖像去噪，然后對預(yù)處理圖像進(jìn)行改進(jìn)的Hough變換的絕緣子檢測，最后檢測出輸電電路中的絕緣子串。本文提出的方法可以快速從復(fù)雜背景中識別絕緣子，具有較好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]葛玉敏，李寶樹，趙書濤，等.基于航拍圖像的絕緣子表面狀態(tài)檢測[J].高壓電器，2010.

[2]仲莉恩，馮輝，隋立林.一種利用邊緣方向直方圖檢測絕緣子的方法[J].電氣技術(shù)，2010.

[3]張桂南.基于角點(diǎn)匹配與譜聚類的接觸網(wǎng)絕緣子破損/夾雜異物故障檢測[J].儀器儀表學(xué)報，2014.

[4]譚曉峰.輸電線路絕緣子運(yùn)行檢測方法探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（28）：226.endprint