CN108776145B - 一种绝缘子掉串故障检测方法及系统 - Google Patents

一种绝缘子掉串故障检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种绝缘子掉串故障检测方法及系统。该方法包括：获取原始图像，所述原始图像包括绝缘子以及背景；所述绝缘子包括玻璃绝缘子和陶瓷绝缘子；对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图；对所述绝缘子图像进行矫正，得到矫正后的图像；对所述矫正后的图像进行投影，得到投影曲线；根据所述投影曲线，对所述绝缘子进行掉串故障检测。本发明能够实现对绝缘子故障快速、精确的检测。

Description

一种绝缘子掉串故障检测方法及系统
技术领域
本发明涉及绝缘子检测领域，特别是涉及一种绝缘子掉串故障检测方法及系统。
背景技术
绝缘子是输电线路中重要的电气绝缘及机械支撑部件，承受较大的机械张力和极高的电压，且其长期暴露在野外，运行时很容易发生故障。若不及时巡检发现绝缘子存在的安全隐患，会造成重大损失，甚至导致大面积停电事故。输电线路常用瓷、玻璃和复合绝缘子。瓷绝缘子的瓷件为多晶体非均质材料,它在机械、电气和外力作用下会形成裂纹，当遭受雷击时，电弧在头部瓷件中形成引流通道，瓷体爆裂从而造成掉串事故。合成绝缘子的芯棒，在酸性物质长期作用下会出现脆性断裂，造成掉串。玻璃绝缘子的玻璃为质地均匀、结构致密的均质材料，经钢化处理提高了抗拉强度，在超负荷作用下会产生自破。此类故障虽目测即可发现，但随着高压输电线路规模日益增大，人工巡线和目测绝缘子故障的任务日益繁重。
发明内容
本发明的目的是提供一种绝缘子掉串故障检测方法及系统，用以对绝缘子掉串故障进行快速、精确的检测。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种绝缘子掉串故障检测方法，所述方法包括：
获取原始图像，所述原始图像包括绝缘子以及背景；
对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图；所述绝缘子包括玻璃绝缘子和陶瓷绝缘子；
对所述绝缘子图像进行矫正，得到矫正后的图像；
对所述矫正后的图像进行投影，得到投影曲线；
根据所述投影曲线，对所述绝缘子进行掉串故障检测。
可选的，所述对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图，具体包括：
获取绝缘子的三原色光值；
根据绝缘子的三原色光值建立颜色模型；
根据所述颜色模型对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图。
可选的，所述对所述绝缘子图像进行矫正，得到矫正后的图像，具体包括：
通过基尔霍夫变换检测方法对所述绝缘子图像进行直线检测，得到最长线段；
计算所述最长线段的倾斜角度；
根据所述倾斜角度对所述绝缘子图像进行旋转，得到矫正后的图像。
可选的，所述根据所述投影曲线，对所述绝缘子进行掉串故障检测，具体包括：
获取参考投影曲线；
根据所述参考投影曲线判断所述投影曲线是否发生突变；
若是，则所述绝缘子存在掉串故障；
若否，则所述绝缘子不存在掉串故障。
可选的，所述检测方法还包括：
获取所述投影曲线发生突变的位置坐标；
根据所述坐标定位所述绝缘子发生掉串故障的实际位置。
本发明还提供了一种绝缘子掉串故障检测系统，所述系统包括：
图像获取模块，用于获取原始图像，所述原始图像包括绝缘子以及背景；所述绝缘子包括玻璃绝缘子和陶瓷绝缘子；
分割模块，用于对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图；
矫正模块，用于对所述绝缘子图像进行矫正，得到矫正后的图像；
投影模块，用于对所述矫正后的图像进行投影，得到投影曲线；
检测模块，用于根据所述投影曲线，对所述绝缘子进行掉串故障检测。
可选的，所述分割模块包括：
第一获取单元，用于获取绝缘子的三原色光值；建模单元，用于根据绝缘子的三原色光值建立颜色模型；
分割单元，用于根据所述颜色模型对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图。
可选的，所述矫正模块包括：
直线检测单元，用于通过基尔霍夫变换检测方法对所述绝缘子图像进行直线检测，得到最长线段；
计算单元，用于计算所述最长线段的倾斜角度；
旋转单元，用于根据所述倾斜角度对所述绝缘子图像进行旋转，得到矫正后的图像。
可选的，所述检测模块包括：
第二获取单元，用于获取参考投影曲线；
判断单元，用于根据所述参考投影曲线判断所述投影曲线是否发生突变；
结果确定单元，与所述判断单元连接，用于当所述投影曲线发生突变时，确定则所述绝缘子存在掉串故障；以及用于当所述投影曲线没有发生突变时，确定所述绝缘子不存在掉串故障。
可选的，所述系统还包括：
坐标获取模块，用于获取所述投影曲线发生突变的位置坐标；
定位模块，用于根据所述坐标定位所述绝缘子发生掉串故障的实际位置。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过对原始图像进行分割，能够在航拍的复杂背景条件得到绝缘子图像以及背景图，克服航拍图像中存在的背景复杂、遮挡等问题。然后对所述绝缘子图像进行矫正，并对所述矫正后的图像进行投影，根据所述投影曲线，对所述绝缘子进行掉串故障检测，从而能够实现对绝缘子故障快速、精确的检测。并且本发明既适用于玻璃绝缘子故障检测，同样适用于陶瓷绝缘子故障检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种绝缘子掉串故障检测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种绝缘子掉串故障检测系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种绝缘子掉串故障检测方法及系统，用以对绝缘子掉串故障进行快速、精确的检测。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种绝缘子掉串故障检测方法包括以下步骤：
步骤101：获取原始图像，所述原始图像包括绝缘子以及背景。
步骤102：对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图；所述绝缘子包括玻璃绝缘子和陶瓷绝缘子。
具体的，获取绝缘子的三原色光值；
根据绝缘子的三原色光值建立颜色模型；
根据所述颜色模型对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图。
通过对玻璃绝缘子和陶瓷绝缘子的RGB值进行采样，获取绝缘子颜色分布直方图即颜色模型，其中R、G、B分别为绝缘子的红、绿、蓝颜色分量；根据玻璃绝缘子与陶瓷绝缘子在RGB颜色空间中的独特分布，通过设定相对应的R、G、B各分量的阈值，如下式所示，根据各阈值能够有效的将绝缘子与背景分割开来。式(1)为玻璃绝缘子的颜色阈值，式(2)为陶瓷绝缘子的颜色阈值。
Figure BDA0001629788710000051
Figure BDA0001629788710000052
通过中值滤波，对绝缘子图像进行去噪处理，对去噪后的图像进行连通域计算，去除连通域较小的部分，突出增强目标区域。
步骤103：对所述绝缘子图像进行矫正，得到矫正后的图像。
具体的，通过基尔霍夫变换检测方法对所述绝缘子图像进行直线检测，得到最长线段；
计算所述最长线段的倾斜角度；
根据所述倾斜角度对所述绝缘子图像进行旋转，得到矫正后的图像。
步骤104：对所述矫正后的图像进行投影，得到投影曲线。
步骤105：根据所述投影曲线，对所述绝缘子进行掉串故障检测。
具体的，获取参考投影曲线；
根据所述参考投影曲线判断所述投影曲线是否发生突变；
若是，则所述绝缘子存在掉串故障；
若否，则所述绝缘子不存在掉串故障。
可选的，所述检测方法还包括：
获取所述投影曲线发生突变的位置坐标；
根据所述坐标定位所述绝缘子发生掉串故障的实际位置。
当发生掉串故障时，绝缘子X轴方向的投影曲线的波谷值会发生跳变，并且在Y轴方向的投影曲线的波谷值(除去波谷最大值)会出现新的突变点。因此，可通过计算X轴方向上波谷值的方差以及Y轴方向上除去波谷最大值的波谷值的均值，来判断绝缘子是否故障，当X轴方向上的波谷方差X_min_std大于一定阈值threshold1(threshold1＝10)并且Y轴方向上的波谷均值与波谷最小值之差Y_difference大于一定阈值threshold2(threshold＝2)时，就判断该绝缘子故障。
Figure BDA0001629788710000061
Figure BDA0001629788710000062
其中qx为X轴方向上投影曲线的波谷数；X_min(i)为X轴方向上的投影曲线的第i个波谷的像素值；qy为Y轴方向上投影曲线的波谷数(除去波谷最大值)；Y_min(j)为Y轴方向上的投影曲线的第j个波谷的像素值；Ymin为Y轴方向上投影曲线的波谷最小值。
所述检测方法还包括：获取所述投影曲线发生突变的位置坐标；根据所述坐标定位所述绝缘子发生掉串故障的实际位置。
具体的，根据绝缘子在X轴方向上的投影，找到波谷发生突变的位置，对X轴方向上的所有波谷值进行从大到小的排序，根据下式找到距离之差最大值对应的波谷，定位掉串处的X轴坐标。
Xmin_distence(i)＝||X_min(i)-X_min(i-1)||+||X_min(i)-X_min(i+1)||其中i代表第i个波谷。
根据绝缘子在Y轴方向上的投影，找到波谷发生突变的位置，根据下式找到距离之差最大值对应的波谷，找到绝缘子掉串部位Y轴坐标；
Ymin_distence(j)＝||Y_min(j)-Y_min(j-1)||+||Y_min(j)-Y_min(j+1)||其中j代表第j个波谷。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过对原始图像进行分割，能够在航拍的复杂背景条件得到绝缘子图像以及背景图，克服航拍图像中存在的背景复杂、遮挡等问题。然后对所述绝缘子图像进行矫正，并对所述矫正后的图像进行投影，根据所述投影曲线，对所述绝缘子进行掉串故障检测，从而能够实现对绝缘子故障快速、精确的检测。并且本发明既适用于玻璃绝缘子故障检测，同样适用于陶瓷绝缘子故障检测。
此外，如图2所示，本发明还提供了一种绝缘子掉串故障检测系统，所述系统包括：
图像获取模块201，用于获取原始图像，所述原始图像包括绝缘子以及背景；所述绝缘子包括玻璃绝缘子和陶瓷绝缘子。
分割模块202，用于对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图。
所述分割模块202具体包括：
第一获取单元，用于获取绝缘子的三原色光值；建模单元，用于根据绝缘子的三原色光值建立颜色模型；
分割单元，用于根据所述颜色模型对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图。
矫正模块203，用于对所述绝缘子图像进行矫正，得到矫正后的图像。
所述矫正模块203具体包括：
直线检测单元，用于通过基尔霍夫变换检测方法对所述绝缘子图像进行直线检测，得到最长线段；
计算单元，用于计算所述最长线段的倾斜角度；
旋转单元，用于根据所述倾斜角度对所述绝缘子图像进行旋转，得到矫正后的图像。
投影模块204，用于对所述矫正后的图像进行投影，得到投影曲线。
检测模块205，用于根据所述投影曲线，对所述绝缘子进行掉串故障检测。
所述检测模块205具体包括：
第二获取单元，用于获取参考投影曲线；
判断单元，用于根据所述参考投影曲线判断所述投影曲线是否发生突变；
结果确定单元，与所述判断单元连接，用于当所述投影曲线发生突变时，确定则所述绝缘子存在掉串故障；以及用于当所述投影曲线没有发生突变时，确定所述绝缘子不存在掉串故障。
可选的，所述系统还包括：
坐标获取模块，用于获取所述投影曲线发生突变的位置坐标；
定位模块，用于根据所述坐标定位所述绝缘子发生掉串故障的实际位置
通过上述系统能够快速、准确的对绝缘子掉串故障进行检测。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种绝缘子掉串故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取原始图像，所述原始图像包括绝缘子以及背景；所述绝缘子包括玻璃绝缘子和陶瓷绝缘子；
对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图；
对所述绝缘子图像进行矫正，得到矫正后的图像；
对所述矫正后的图像进行投影，得到投影曲线；
根据所述投影曲线，对所述绝缘子进行掉串故障检测；
具体的，获取参考投影曲线；根据所述参考投影曲线判断所述投影曲线是否发生突变；若是，则所述绝缘子存在掉串故障；若否，则所述绝缘子不存在掉串故障；
当发生掉串故障时，绝缘子X轴方向的投影曲线的波谷值会发生跳变，并且在Y轴方向的投影曲线的波谷值，除去波谷最大值，会出现新的突变点，因此，可通过计算X轴方向上波谷值的方差以及Y轴方向上除去波谷最大值的波谷值的均值，来判断绝缘子是否故障，当X轴方向上的波谷方差X_min_std大于一定阈值threshold1，threshold1＝10，并且Y轴方向上的波谷均值与波谷最小值之差Y_difference大于一定阈值threshold2，threshold＝2时，就判断该绝缘子故障；
Figure FDA0002897248060000011
Figure FDA0002897248060000012
其中qx为X轴方向上投影曲线的波谷数；X_min(i)为X轴方向上的投影曲线的第i个波谷的像素值；qy为Y轴方向上投影曲线的波谷数，除去波谷最大值；Y_min(j)为Y轴方向上的投影曲线的第j个波谷的像素值；Ymin为Y轴方向上投影曲线的波谷最小值；
所述对所述绝缘子进行掉串故障检测还包括：获取所述投影曲线发生突变的位置坐标；根据所述坐标定位所述绝缘子发生掉串故障的实际位置；
具体的，根据绝缘子在X轴方向上的投影，找到波谷发生突变的位置，对X轴方向上的所有波谷值进行从大到小的排序，根据下式找到距离之差最大值对应的波谷，定位掉串处的X轴坐标，
Xmin_distence(i)＝||X_min(i)-X_min(i-1)||+||X_min(i)-X_min(i+1)||
其中i代表第i个波谷；
根据绝缘子在Y轴方向上的投影，找到波谷发生突变的位置，根据下式找到距离之差最大值对应的波谷，找到绝缘子掉串部位Y轴坐标；
Ymin_distence(j)＝||Y_min(j)-Y_min(j-1)||+||Y_min(j)-Y_min(j+1)||
其中j代表第j个波谷。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图，具体包括：
获取绝缘子的三原色光值；
根据绝缘子的三原色光值建立颜色模型；
根据所述颜色模型对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述对所述绝缘子图像进行矫正，得到矫正后的图像，具体包括：
通过基尔霍夫变换检测方法对所述绝缘子图像进行直线检测，得到最长线段；
计算所述最长线段的倾斜角度；
根据所述倾斜角度对所述绝缘子图像进行旋转，得到矫正后的图像。
4.一种绝缘子掉串故障检测系统，其特征在于，所述系统包括：
图像获取模块，用于获取原始图像，所述原始图像包括绝缘子以及背景；所述绝缘子包括玻璃绝缘子和陶瓷绝缘子；
分割模块，用于对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图；
矫正模块，用于对所述绝缘子图像进行矫正，得到矫正后的图像；
投影模块，用于对所述矫正后的图像进行投影，得到投影曲线；
检测模块，用于根据所述投影曲线，对所述绝缘子进行掉串故障检测；
所述检测模块包括：
第二获取单元，用于获取参考投影曲线；
判断单元，用于根据所述参考投影曲线判断所述投影曲线是否发生突变；
结果确定单元，与所述判断单元连接，用于当所述投影曲线发生突变时，确定则所述绝缘子存在掉串故障；以及用于当所述投影曲线没有发生突变时，确定所述绝缘子不存在掉串故障；
当发生掉串故障时，绝缘子X轴方向的投影曲线的波谷值会发生跳变，并且在Y轴方向的投影曲线的波谷值，除去波谷最大值，会出现新的突变点，因此，可通过计算X轴方向上波谷值的方差以及Y轴方向上除去波谷最大值的波谷值的均值，来判断绝缘子是否故障，当X轴方向上的波谷方差X_min_std大于一定阈值threshold1，threshold1＝10，并且Y轴方向上的波谷均值与波谷最小值之差Y_difference大于一定阈值threshold2，threshold＝2时，就判断该绝缘子故障；
Figure FDA0002897248060000031
Figure FDA0002897248060000032
其中qx为X轴方向上投影曲线的波谷数；X_min(i)为X轴方向上的投影曲线的第i个波谷的像素值；qy为Y轴方向上投影曲线的波谷数，除去波谷最大值；Y_min(j)为Y轴方向上的投影曲线的第j个波谷的像素值；Ymin为Y轴方向上投影曲线的波谷最小值；
所述系统还包括：
坐标获取模块，用于获取所述投影曲线发生突变的位置坐标；
定位模块，用于根据所述坐标定位所述绝缘子发生掉串故障的实际位置；具体的，根据绝缘子在X轴方向上的投影，找到波谷发生突变的位置，对X轴方向上的所有波谷值进行从大到小的排序，根据下式找到距离之差最大值对应的波谷，定位掉串处的X轴坐标，
Xmin_distence(i)＝||X_min(i)-X_min(i-1)||+||X_min(i)-X_min(i+1)||
其中i代表第i个波谷；
根据绝缘子在Y轴方向上的投影，找到波谷发生突变的位置，根据下式找到距离之差最大值对应的波谷，找到绝缘子掉串部位Y轴坐标；
Ymin_distence(j)＝||Y_min(j)-Y_min(j-1)||+||Y_min(j)-Y_min(j+1)||
其中j代表第j个波谷。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述分割模块包括：
第一获取单元，用于获取绝缘子的三原色光值；建模单元，用于根据绝缘子的三原色光值建立颜色模型；
分割单元，用于根据所述颜色模型对所述原始图像进行分割，得到绝缘子图像以及背景图。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述矫正模块包括：
直线检测单元，用于通过基尔霍夫变换检测方法对所述绝缘子图像进行直线检测，得到最长线段；
计算单元，用于计算所述最长线段的倾斜角度；
旋转单元，用于根据所述倾斜角度对所述绝缘子图像进行旋转，得到矫正后的图像。
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