一种基于多角点配准的绝缘子缺损检测方法
技术领域
本发明涉及输变电线路检修维护设备技术领域，尤其是涉及一种基于多角点配准的绝缘子缺损检测方法。
背景技术
在经济飞速发展的今天，电网规模不断扩大，覆盖的范围也越来越广。为了电网运行安全，输变电线路检修维护的工作显得十分重要。输变电线路中，绝缘子起绝缘和悬挂固定的重要作用。绝缘子也是数量最多的输变电设备。因为输电线路大多架设于野外地区，这些绝缘子的工作环境恶劣，机电联合作用明显，所以绝缘子的绝缘性能和机械性能会随工作时间增加而下降，产生老化或劣化。如果绝缘子缺损并且没有及时输变电线路检修维护，就可能造成严重的事故，导致大量的经济损失和恶劣的社会影响。因此，输变电线路绝缘子需要进行定期检测，确保输变电线路可以安全稳定可靠运行的工作具有特别重要的实际意义。
现有技术对绝缘子检测有紫外成像法、红外热像法、泄露电流法、脉冲电流法、火花叉法、电压分布法、激光多普勒振动法等。它们既有优点也有不足。为了检测绝缘子外部缺损，以往通常依靠检测人员巡线，问题是检测难度大、检测效率低、检测人员的工作强度大，尤其针对复杂地形。目前可以使用无人机拍照克服这些困难，但这种方式对计算机识别绝缘子图像中的缺损故障的效率和准确率有较高的要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于多角点配准的绝缘子缺损检测方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于多角点配准的绝缘子缺损检测方法，该方法包括如下步骤：
S1：获取待检测的绝缘子图像，采用优化Harris角点检测算法对绝缘子图像进行识别，获取绝缘子图像中所有的角点，并对识别的多组角点进行编号。
采用的优化Harris角点检测算法对待检测的绝缘子图像进行微分计算，对响应函数进行优化，优化Harris角点检测算法的检测算子采用表示椭圆的灰度二阶矩阵，将获取的局部极大值点作为绝缘子上识别到的角点。优化后的响应函数的表达式为：
R＝(det(M))2+0.05(trace(M))4
式中，M为现有Harris角点检测算法里定义的矩阵，0.05为经验值。
因角点编号和判别绝缘子缺损没有关联，可对识别的角点进行随机编号。
优选地，采用无人机拍摄获取待检测的绝缘子图像。
S2：通过绝缘子定位时得到的中轴对称线进行多组角点的直线拟合，在识别出角点的绝缘子图像上对角点画出与中轴对称线平行的直线，用于对绝缘子状况进行简化，忽略无关因素。同时对直线进行编号，将这些平行的直线转移至另一个空白背景上后，在空白背景上标示出绝缘子的中轴对称线。优选地，该步骤中直线的编号与步骤S1中角点的编号相同。
S3：判断步骤S2获取的与中轴对称线平行的直线是否满足绝缘子器件的对称性关系，进而检测绝缘子是否缺损。具体内容为：
对步骤S2中画出的平行的直线间的距离关系进行判断，若平行的直线分成四组且对称时，根据完好绝缘子对称的几何特性，判断绝缘子图像中的绝缘子没有缺损，识别的多组角点分别为两组外侧角点和两组内侧角点。若出现多于四组平行的直线或者平行的直线不对称时，判断绝缘子图像中的绝缘子是缺损的。
优选地，为了减小误差带来误判的可能性，在对画出的平行的直线间的距离关系进行判断前，将中轴对称线和距离最远的平行的直线之间的距离按照一定比例缩小，当两条平行的直线之间的距离小于比例缩小的距离时，将两条平行的直线看作同一条直线。
优选地，将中轴对称线和距离最远的平行的直线之间的距离按照比例缩小到百分之一作为参考值。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明方法利用了优化Harris角点检测技术和绝缘子的几何对称性，通过改善响应函数，忽略无关因素，并将检测集中于绝缘子的几何特性，大大提高了计算机识别的效率和准确性，通过多角点配准的绝缘子缺损检测技术，可以简单有效完成输电线路巡检的绝缘子缺损检测工作，进而确保输变电线路可以安全稳定可靠运行；
(2)本发明检测方法检测识别更加准确，通过忽略无关因素并集中于绝缘子的几何特性，使得识别速度提高，对比人工巡检也更加简便，在输电线路巡检工作时提供很大的帮助，对输电线路安全稳定可靠运行的工作里具有特别重要的实际意义；
(3)本发明使用了多角点配准的方法以解决输电线路中绝缘子缺损检测的问题，计算机通过识别无人机拍摄的绝缘子图像来识别绝缘子是否缺损，完成输电线路巡检工作，能够有效减轻人工巡检难度；
(4)本发明方法在判断绝缘子缺损过程中，将中轴对称线和距离最远的平行直线的距离按照合适比例缩小，当两条平行直线的距离小于这个比例缩小的距离时，可以把这两条平行直线看成是同一条直线，进而减小了误差带来误判的可能性。
附图说明
图1为本发明一种基于多角点配准的绝缘子缺损检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明涉及一种基于多角点配准的绝缘子缺损检测方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤一、计算机通过识别绝缘子图像的优化Harris角点检测，识别图像中所有的角点。在识别的基础上对这些角点编号。
图像由无人机拍摄，角度和环境复杂，需要通过计算机识别角点来完成计算机视觉判别。本发明采用优化Harris角点检测算法，优化Harris角点检测算法是基于对图像进行微分计算，本发明采用优化Harris角点检测算法对响应函数进行优化。其中，检测算子利用了表示椭圆的灰度二阶矩阵。局部极大值点就是绝缘子上识别到的角点，计算过程中只与一阶导数有关系，计算简便。通过优化Harris角点检测可以识别出多个角点，因为角点编号和判别绝缘子缺损没有关联，可以对这些角点随机编号。
优化后的响应函数可以描述为：
R＝(det(M))2+0.05(trace(M))4
其中，M是现有Harris角点检测算法里定义的矩阵，0.05是经验值，优化后响应更加迅速。
步骤二、通过绝缘子定位时得到的中轴对称线进行多组角点的直线拟合。
本发明特别提出在识别出角点的图像上对这些角点画出与中轴对称线平行的直线，便于计算机判别。这些直线的编号和经过角点的编号相同。画出这些直线的目的是便于计算机在下一个步骤里根据这些直线的距离关系判别绝缘子的情况，是对绝缘子状况简化，忽略无关因素。这些平行的直线可以都转移到另一个空白背景上，方便下一步的计算机绝缘子缺损判别，需要特别标出绝缘子的中轴对称线。
步骤三、分析识别与中轴对称线平行的这些直线是否满足绝缘子器件的对称性关系，完成多组角点配准。具体利用了步骤二中画出的平行线间的距离关系，判断绝缘子是否缺损。
当直线明显分成四组并且对称时，根据完好绝缘子对称的几何特性决定，证明在无人机图像里绝缘子没有缺损，识别的角点分别为两组外侧角点和两组内侧角点。而当出现多于四组直线或者直线不对称时，证明图像里的绝缘子是缺损的。同时为了减小误差带来误判的可能性，将中轴对称线和距离最远的平行直线的距离按照合适比例缩小到百分之一作为参考值，当两条平行直线的距离小于这个比例缩小的距离时，可以把这两条平行直线看成是同一条直线。
本发明方法利用了优化Harris角点检测技术和绝缘子的几何对称性，通过改善响应函数，忽略无关因素，并将检测集中于绝缘子的几何特性，大大提高了计算机识别的效率和准确性，通过多角点配准的绝缘子缺损检测技术，可简单有效完成输电线路巡检的绝缘子缺损检测工作，进而确保输变电线路可以安全稳定可靠运行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
