输电线路绝缘子定位方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及输电线路巡检领域，尤其涉及一种输电线路绝缘子定位方法及系统。
【背景技术】
[0002]随着智能电网的发展，传统的输电线路人工巡检面临巨大挑战，不但需要高昂的人工成本，而且人工的巡检效率低，引入的人为性误差较大，对电网整体智能性有很大制约。因此，使用无人机或直升机等飞行器进行输电线路巡检正逐渐成为巡线工作的主力，其中，直升机巡线可以大大提高人工巡检效率，无人机巡线还可以在此基础上大大降低人工成本。使用可见光/红外影像数据以及视频数据等不同数据载体，可以从不同角度、不同维度满足高压架空输电线路巡检工业需求。
[0003]架空输电线路中的绝缘子具有增加爬电距离，支撑导线和防止电流回地等功能，可以延长整条线路的使用和运行寿命，对于智能电网整体也有着至关重要作用。但这一重要电力目标由于长期置于各种天气条件及自然环境中，浮尘等污秽的附着、外物撞击、老化、雷电等都对绝缘子造成不同程度的损坏，如不能及时发现及进行处理，极有可能影响输电线路正常运行甚至造成输电线路的破坏，引发停电和经济损失。
[0004]目前一种典型的绝缘子检测定位方法如下:基于静态视频帧或航拍图像，根据图像视觉特征识别图像并判定。视觉特征包括颜色、纹理、形状特征，或进一步根据不同特征的融合，进行识别和定位。现有技术中的这些定位方法，对绝缘子的检测和定位的速度较慢，并且难以识别出同一帧中不同类型的绝缘子。
【发明内容】
[0005]本发明的技术解决问题是:解决现有技术不足，提供一种输电线路绝缘子定位方法及系统，以解决现有的定位方法检测定位速度慢，并且难以识别出同一帧中不同类型的绝缘子的缺陷。
[0006]基于此，本发明提供的技术解决方案是:
[0007]—种输电线路绝缘子定位方法，包括:
[0008]从杆塔帧中确定杆塔感兴趣区域；
[0009]构建绝缘子串仿射不变区域检测器；
[0010]在单个杆塔帧中的感兴趣区域内进行绝缘子串检测，提取绝缘子串区域；
[0011]将所述提取的绝缘子串区域对应的帧按照预设格式生成视频流。
[0012]较佳的，所述从杆塔帧中确定杆塔感兴趣区域，包括:
[0013]根据输电线路级别确定角点阈值；
[0014]对设定帧数的帧间差分结果进行角点检测，使用角点阈值筛选出杆塔帧。
[0015]较佳的，所述从杆塔帧中确定杆塔感兴趣区域，包括:
[0016]根据输电线路级别确定杆塔线条数阈值；
[0017]对杆塔帧进行直线检测，根据杆塔线条数阈值，过滤无效帧并确定杆塔感兴趣区域。
[0018]较佳的，所述构建绝缘子串仿射不变区域检测器，包括:
[0019]采集待检测各种绝缘子的参数信息；
[0020]使用绝缘子的参数信息，构建绝缘子特征模型；
[0021]结合连续链状边界构建绝缘子串仿射不变区域检测器。
[0022]较佳的，所述构建绝缘子特征模型包括:
[0023]采用亮度特征和色度特征表示绝缘子材质及成像时外界条件；
[0024]采用半圆纹理代表绝缘子纹理信息。
[0025]较佳的，所述提取绝缘子串区域，包括:
[0026]在预设阈值范围内选择最大似然绝缘子串区域；
[0027]框选所述区域，并记录该区域对应的帧号及位置信息。
[0028]较佳的，所述的输电线路绝缘子定位方法中:
[0029]根据输电线路级别确定所述预设阈值。
[0030]较佳的，所述提取绝缘子串区域，还包括:
[0031]所述绝缘子串仿射不变区域检测器的仿射不变性对符合特征模型的不同方向的目标绝缘子串进行提取。
[0032]相应于上述方法，本发明还提供了一种输电线路绝缘子定位系统，包括:
[0033]感兴趣区域确定模块，用于从杆塔帧中确定杆塔感兴趣区域；
[0034]检测器构建模块，用于构建绝缘子串仿射不变区域检测器；
[0035]提取模块，用于在单个杆塔帧中的感兴趣区域内进行绝缘子串检测，提取绝缘子串区域；
[0036]定位视频生成模块，用于将所述提取的绝缘子串区域对应的帧按照预设格式生成视频流。
[0037]较佳的，所述感兴趣区域确定模块，包括:
[0038]杆塔帧中确定单元，用于根据输电线路级别确定角点阈值，以及对设定帧数的帧间差分结果进行角点检测，使用角点阈值筛选出杆塔帧；
[0039]兴趣域确定单元，用于根据输电线路级别确定杆塔线条数阈值，以及对杆塔帧进行直线检测，根据杆塔线条数阈值，过滤无效帧并确定杆塔感兴趣区域。
[0040]本发明与现有技术相比的有益效果是:
[0041]本发明的输电线路绝缘子定位方案，通过在巡线视频的杆塔帧中确定杆塔感兴趣区域，可以减少绝缘子串的图像匹配工作量，提高绝缘子的检测定位速度；通过构建的绝缘子串仿射不变区域检测器，可以对亮度、色度或纹理不同的绝缘子实现检测定位功能，因此相对于现有技术，能够在同一帧中识别不同类型的绝缘子，实现对多种不同类型绝缘子的快速定位功能。
【附图说明】
[0042]图1是本发明提供的输电线路绝缘子定位方法流程示意图；
[0043]图2是本发明提供的构建绝缘子串仿射不变区域检测器流程示意图；
[0044]图3是本发明提供的输电线路绝缘子定位系统架构图。
【具体实施方式】
[0045]为解决现有的输电线路绝缘子定位方法检测定位速度慢，并且难以识别出同一帧中不同类型的绝缘子的缺陷，本申请实施例提供了一种输电线路绝缘子定位方法和系统，参见以下实施例。
[0046]实施例一:
[0047]下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明，参见图1所示的输电线路绝缘子定位方法流程示意图，其包括以下步骤:
[0048]S101，从杆塔帧中确定杆塔感兴趣区域。
[0049]在巡线视频经过去雾等预处理并且传感器必要参数已知的基础上，由于杆塔经玮度信息为已知项，可以根据初始帧经玮度信息、帧率、分辨率以及地理信息等对目标经玮度的杆塔视频段进行预测并截取，粗筛杆塔视频段。
[0050]本实施例可以采用视频帧间差分结合Harris角点及Hough直线检测进行杆塔感兴趣区域(ROI，reg1n of interest)的选取及无效帧(如虚帧)的过滤。
[0051]对应的，本步骤中可以采用如下方式选择杆塔帧:
[0052]根据输电线路级别确定角点阈值；
[0053]对设定帧数的帧间差分结果进行角点检测，使用角点阈值筛选出杆塔帧。
[0054]其中，所述设定帧数较佳的可以为3帧，3帧差分是根据无人机和直升机实拍电力巡线视频实验获取的先验值，其差分结果可以最大限度的保留杆塔角点及线性特征，对于因机身抖动造成的双重映射的虚帧及有效帧使用特征值进行区分。
[0055]为实现对无效帧的处理，提高定位效率，本实施例中，还可以包括:
[0056]根据输电线路级别确定杆塔线条数阈值；
[0057]对杆塔帧进行直线检测，根据杆塔线条数阈值，过滤无效帧并确定杆塔感兴趣区域。本步骤的ROI域获取，其区域获取操作并非需要严格对于杆塔对象种类进行区别，而是借助角点及线段特征值，在图像帧中保留杆塔本征信息。
[0058]随着直升机或无人机的航拍角度变化，杆塔在视频帧中位置、形态也有较大差异，但其角点特征及直线特征是稳定的。其中，角点特征可以快速粗筛选杆塔视频帧，但对于无效帧(如虚帧)的情况不能有效处理；Hough线段检测可以快速确定杆塔感兴趣区域，并进行杆塔帧细筛选，但对于包含大量架空输电线的帧图像不能有效区分。因此，本实施例中较佳的可以选择使用双重特征进行杆塔帧筛选。当然也可以选择角点特征和直线特征中的任意一个方式进行筛选。
[0059]S102，构建绝缘子串仿射不变区域检测器。
[0060]输电线路中的绝缘子因为线路安装要求和批量生产的特性，绝缘子串中的绝缘子具有相同的几何形状和大致相同的物理特性。
[0061]因此，本步骤中，可以采用如下步骤构建绝缘子串仿射不变区域检测器，参见图2的流程示意图:
[0062]S102a，采集待检测各种绝缘子的参数信息；
[0063]采集待检测各种绝缘子的先验知识，可以是绝缘子的实际图纸、绝缘子的生产模具、刚刚生产的绝缘子实体，采集绝缘子串的边缘信息，绝缘子材质等参数。
[0064]S102b，使用绝缘子的参数信息，构建绝缘子特征模型；
[0065]其中，可以采用如下方式构建绝缘子特征模型:
[0066]采用亮度特征和色度特征表示绝缘子材质及成像时外界条件；
[0067]采用半圆纹理代表绝缘子纹理信息。
[0068]S102C，结合连续链状边界构建绝缘子串仿射不变区域检测器。
[0069]连续链状边界代表绝缘子串的纹理特征，结合单个绝缘子元素的特征，构成了整个目标绝缘子串的特征模型。其中所述检测器可以