一種基于可見光圖像的直流線路絕緣子表面污穢狀態識別法的制作方法

本發明所屬電路安全技術領域，特別涉及一種基于可見光圖像的直流線路絕緣子表面污穢狀態識別法。

背景技術：

公知，在我國工農業快速發展的同時，大氣污染日趨嚴重、降塵量增加，酸性濕沉降頻發，運行中的絕緣子表面染污隨之加劇，瓷絕緣子由于其表面積大，在復雜的氣象條件下(霧、露、雨滴及酸性濕沉降)附著在瓷絕緣子表面的水分以水膜的形式而存在，污穢物中的鹽類物質溶解于水中，表面電導增加，絕緣子的電氣強度急劇下降，導致表面形成放電甚至污閃事故，嚴重威脅電網的可靠運行。直流輸電線路的外絕緣特別是污閃已成為影響直流輸電可靠性的主要原因之一。國家電網公司直流線路自投運以來已發生多起污閃跳閘和爬電現象，嚴重威脅到整個電網的安全。絕緣子污閃事故尤其嚴重。隨著直流電網的逐步增加，如何從運行維護層面提高電網直流系統的防污閃水平，保證電網的安全穩定運行已成為廣泛重視的問題。同時，當前的各種防污措施根據不同的污穢等級區域確定清洗周期，實施絕緣子表面的清掃除塵，但是實踐證明該方法雖然能在一定程度上保證絕緣子的電氣絕緣強度，降低污閃事故的發生，但是其具有盲目性，由于缺乏運行中絕緣子表面的污穢信息，對不須清掃的線路也進行了清掃，造成大量的人力、物力浪費。

鑒于此，有必要開展直流線路絕緣子表面絕緣狀態的監測與評估技術研究，設計一種基于可見光圖像的直流線路絕緣子表面污穢狀態識別法，來取代現在由于電力維護人員不能及時準確地掌握絕緣子表面絕緣情況與污穢狀況而導致污閃事故發生的狀況。

技術實現要素：

為了克服直流輸電線路污閃事故的發生，本發明提供了一種基于可見光圖像的直流線路絕緣子表面污穢識別方法，通過檢測運行中的絕緣子污穢狀態來預測污閃的發生，來達到能夠在發生污閃事故之前及時實施絕緣子表面污穢的清除工作，這樣既可以減少清除工作的盲目性，又可以減少不必要勞動，提高工作效率，而且能夠降低污閃事故發生的幾率。

本發明采用的技術方案是：

一種基于可見光圖像的直流線路絕緣子表面污穢狀態識別法，包括以下步驟：

步驟1、對直流線路絕緣子可見光圖像進行預處理；

步驟2、建立污穢等級與絕緣子可見光圖像的關系；

步驟3、絕緣子污穢狀態識別。

所述步驟1包括以下步驟：

步驟1.1、獲取絕緣子可見光圖像；

步驟1.2、將所拍攝的基于rgb彩色模型存儲的彩色圖像轉化為hsv彩色模型進行預處理，以有利于圖像識別；

步驟1.3、進行圖像分割，利用種子區域生長法去除復雜背景，只保留絕緣子區域；

步驟1.4、過濾絕緣子盤面區域干擾信息，保證后續特征提取與污穢度識別的準確性，最終得到的絕緣子盤面完整輪廓清晰。

所述步驟2包括以下步驟：

步驟2.1、圖像經過預處理后分別提取rgb和hsv兩個顏色空間的36個特征參數：包括絕緣子盤面r,g,b和h,s,v各分量的平均值、中值、最大值、最小值、極差、方差；

步驟2.2、引入fisher準則函數衡量各特征量的優劣，fisher準則函數值越大，說明該維特征的區分度越好，通常要求其值大于1；

步驟2.3、選取符合要求的特征量構成特征矢量作為輸入，輸入到svm分類器中；

步驟2.4、利用svm分類器支持向量機強大的非線性映射能力，建立起污穢等級與絕緣子可見光圖像顏色特征的關系。

所述步驟3，將上述可見光圖像顏色特征參數構成的特征矢量輸入到svm分類器中，輸出污穢等級，實現絕緣子污穢狀態識別。

利用可見光圖像識別污穢狀態，無需在桿塔上安裝任何設備，運行和維護成本低，操作簡單，使用安全可靠，檢測精度高。該方法具有不必停電、響應速度快、不易受電磁干擾、等優點，可實現實時、非接觸測量。同時，與傳統方法相比，可克服泄漏電流及紅外、紫外成像等方法需要在高濕度環境下使用，在故障發熱或放電時才能有效檢測的缺陷。不僅大大提高了檢測效率，而且降低了勞動成本。

附圖說明

圖1是本發明的圖像預處理流程示意圖；

圖2是本發明的建立表面污穢狀態等級與可見光之間的聯系的邏輯示意圖；

圖3是本發明的整體方法流程圖。

具體實施方式

為了便于本領域普通技術人員理解和實施本發明，下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

請見圖1，圖2，圖3。本發明提供一種基于可見光圖像的直流線路絕緣子表面污穢狀態識別法。包括獲取絕緣子可見光圖像并進行預處理；建立污穢等級與絕緣子可見光圖像的關系；通過污穢等級與可見光圖像之間的關系對絕緣子污穢狀態進行識別。獲取絕緣子可見光圖像。對絕緣子可見光圖像進行預處理；采用種子區域生長法去除復雜背景；濾出干擾信息，保證后續特征提取與污穢識別的準確性；分割出絕緣子盤面完整清晰的輪廓。絕緣子顏色空間分量降維，由rgb模型轉換到hsv彩色模型進行處理，提取絕緣子圖像顏色特征參數并利用fisher準則函數評判各特征參數的優劣性；污穢狀態識別，以符合要求的顏色特征參數為輸入輸入到svm分類器中，輸出為絕緣子污穢等級。

本發明具體采取以下技術手段實現：

(1)對直流線路絕緣子可見光圖像進行預處理。

步驟1、獲取絕緣子可見光圖像；

步驟2、將所拍攝的基于rgb彩色模型存儲的彩色圖像轉化為hsv彩色模型進行預處理，有利于圖像識別；

步驟3、進行圖像分割，利用種子區域生長法去除復雜背景，只保留絕緣子區域；

步驟4、過濾絕緣子盤面區域干擾信息，保證后續特征提取與污穢度識別的準確性，最終得到的絕緣子盤面完整輪廓清晰。

(2)建立污穢等級與絕緣子可見光圖像的關系。

由于這種關系具有非線性、高維度等特點，不能通過簡單的公式進行推導，因此，在這里結合圖像處理技術，利用支持向量機強大的非線性映射能力，建立起不同污穢等級下的絕緣子可見光圖像顏色特征與污穢等級間的映射關系，從而利用可見光圖像實現絕緣子表面污穢狀態的檢測。

絕緣子的污穢常用等值鹽密值和灰密值進行度量。將污穢等級劃分為0，1，2，3，4五個等級，其與鹽密值得關系如下，0級對應的鹽密值為0-0.03mg/cm2,,1級對應的鹽密值為0.03～0.05mg/cm2，2級對應的鹽密值為0.05～0.10mg/cm2，3級對應的鹽密值為0.10～0.25mg/cm2，4級對應的鹽密值為>0.25mg/cm2；短時間內同一區域范圍內灰密值和鹽密值成線性關系；而灰密值是通過可見光圖像的顏色模型中的顏色差異特征來體現的。

步驟1、圖像經過預處理后分別提取rgb和hsv兩個顏色空間36個特征參數：絕緣子盤面部分r,g,b和h,s,v各分量的平均值，中值，最大值，最小值，極差，方差；

步驟2、引入fisher準則函數衡量各特征量的優劣，fisher準則函數值越大，說明該維特征的區分度越好，通常要求其值大于1；

步驟3、選取符合要求的特征量構成特征矢量作為輸入，輸入到svm分類器中；

步驟4、利用svm分類器支持向量機強大的非線性映射能力，建立起污穢等級與絕緣子可見光圖像顏色特征的關系。

(3)絕緣子污穢狀態識別。

將上述可見光圖像顏色特征參數構成的特征矢量輸入到svm分類器中，輸出污穢等級，實現絕緣子污穢狀態識別。

應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本發明專利保護范圍的限制，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發明的保護范圍之內，本實發明的請求保護范圍應以所附權利要求為準。