一种输电线路视频图像中的绝缘子定位方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力技术领域，具体涉及一种输电线路视频图像中的绝缘子定位方法。
【背景技术】
[0002]我国输电线路分布广，线路长，许多分布在地形复杂的山区，气象、地质条件恶劣，为了有效保障输电线路的正常运行，必须定期有效的对输电线路进行巡检。绝缘子作为输电线路中的重要部件之一，起着防止输电线路带电部件形成接地通道导致电路故障的重要作用，由于绝缘子长期曝露在恶劣的自然环境下，经受污秽、雷击、风雪等自然因素导致的老化或人为破坏，影响其绝缘性能，如果不及时发现和消除这些隐患，可能引发输电线路故障，甚至出现事故。
[0003]目前，国内外输电线路绝缘子检测主要有红外成像法、紫外成像法、泄漏电流法、人工观测法等，红外成像法和紫外成像法的弊端是绝缘子状态只有在放电过程中才会表现出异常特征，而泄漏电流法和人工观测法均需检测人员参与，劳动强度大，危险系数高。
[0004]随着图像识别技术的发展，现有技术中还采用一下方法对绝缘子进行检测:通过机载设备进行航空拍摄输电线路图像，根据拍摄的图像对绝缘子进行巡检、诊断和维护，图像定位目标异常缺陷是输电线路空中巡检技术发展的必然趋势。传统空中巡检是采用空中输电线路固定点拍摄照片的方式，离线对照片中的相关部件进行图像处理，从而判断是否有异常缺陷；该种方式需要机载设备进行高精度稳像，但是，对于大量照片的处理，通常存在识别效率低和识别效果差的问题。并且航拍影像背景复杂，很难从影像中提取绝缘子图像并进行诊断，使诊断结果存在一定的误差。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种输电线路视频图像中的绝缘子定位方法，解决现有技术存在的识别效率低、识别效果差和复杂背景带来的诊断误差的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明的一种输电线路视频图像中的绝缘子定位方法包括以下步骤:
[0007]步骤一:通过机载拍摄终端获取输电线路视频图像；
[0008]步骤二:在步骤一中获得的视频影像中采用帧间相似度计算方法提取关键帧彩色图像；
[0009]步骤三:对步骤二中获得的关键帧彩色图像转换成灰度图像；
[0010]步骤四:对步骤三中得到的灰度图像进行Canny边缘检测，获得边缘点集；
[0011]步骤五:在步骤四中获得的边缘点集中的每个边缘点上都构建0-360度、间隔10度的矩形方向模板，并计算每个边缘点上所有方向模板区域内的灰度方差，并记录每个边缘点上各个方向模板中灰度方差比较小的两个方向模板，记录每个边缘点的两个方向模板的方向值，并构建成一个方向点集；
[0012]步骤六:通过方向点集合并方法合并方向相同的两个模板区域，得到合并区域；
[0013]步骤七:对步骤六中得到的合并区域进行直接最小二乘椭圆拟合，对拟合后的椭圆进行最大外边界确定，实现视频图像中绝缘子定位。
[0014]步骤一中所述的视频影像为可见光视频图像。
[0015]步骤二中所述的帧间相似度计算方法具体步骤为:
[0016]a)设定步骤一中获取的视频影像第一帧为关键帧；
[0017]b)计算关键帧和相邻帧的直方图，计算关键帧和相邻帧的清晰度；如果直方图比较值在预先设定的阈值范围内，关键帧清晰度小于相邻帧清晰度，则将相邻帧作为新的关键帧；如果直方图比较值在阈值范围内，当前帧清晰度大于等于相邻帧清晰度，则将当前帧继续作为关键帧；如果直方图比较值超出阈值，则将相邻帧作为新的关键帧；
[0018]c)将步骤b)中得到的新的关键帧与下一个相邻帧重复步骤b)的操作进行比较，得到新的关键帧；
[0019]d)重复步骤b)—步骤C)，直到所有帧比对完成，提取关键帧图像。
[0020]步骤五中所述的灰度方差比较小的两个方向模板的灰度方差差值的绝对值趋近于Oo
[0021]步骤六中所述的方向点集合并方法具体步骤为:
[0022]a)建立一个堆栈；
[0023]b)将第一个方向模板区域压栈，对记录下的各个方向模板的方向点集计算点集最小距离，判断点集最小距离是否超过阈值，若是，则属于不同方向区域，则建立一个新的堆栈；若否则再对方向模板的中心点与其他方向模板的中心点距离进行欧式距离度量；判断欧式距离是否超过预设的阈值，若是，则舍弃该方向模板区域，将当前的栈中的模板区域删除，若否，将比较的模板区域压入当前栈中；
[0024]c)将步骤b)中获得的新的堆栈重复步骤b)的操作，直到所有方向模板压栈完成。
[0025]本发明的有益效果为:本发明的一种绝缘子视频图像检测方法基于绝缘子视频图像进行检测，避免了传统巡检固定点拍摄图像带来的图像模糊、需要增加稳像技术等问题，采用了关键帧提取方法抽取关键帧，去除了视频图像的冗余信息，减少了对后续识别的干扰，提高了绝缘子图像的处理速度和检测可靠性；采用方向模板和直接最小二乘椭圆拟合方法，有效的在有复杂背景的视频图像中实现绝缘子的精准定位，为后续的绝缘子缺陷识别提供技术保障，减少绝缘子图像异常缺陷识别检测的工作量，降低检测安全事故，极大的提高了电力系统安全运行。
【附图说明】
[0026]图1为本发明一种输电线路视频图像中的绝缘子定位方法流程图；
[0027]图2为本发明中的帧间相似度计算方法流程图；
[0028]图3为本发明中的方向点集合并方法流程图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
[0030]参见附图1，本发明的一种输电线路视频图像中的绝缘子定位方法包括以下步骤:
[0031]步骤一:通过机载拍摄终端获取输电线路视频图像；
[0032]步骤二:在步骤一中获得的视频影像中采用帧间相似度计算方法提取关键帧彩色图像；
[0033]步骤三:对步骤二中获得的关键帧彩色图像转换成灰度图像；
[0034]步骤四:对步骤三中得到的灰度图像进行Canny边缘检测，获得边缘点集；
[0035]步骤五:在步骤