一種絕緣子圖像缺陷檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種絕緣子圖像缺陷檢測方法。其特征在于包括如下步驟：首先利用彩色圖像中絕緣子的顏色呈現聚類的特性，通過在Lab顏色空間中利用K均值聚類算法將絕緣子從復雜的背景圖像中初步分割出來；然后利用絕緣子在圖像形成的長條對稱特性，采用基于主成分分析的連通區(qū)域判決方法定位出絕緣子的具體位置；在此基礎上，通過統(tǒng)計分析絕緣子相鄰盤片之間的距離識別出絕緣子缺陷區(qū)域。該方法受不同光線和復雜背景的影響較小，提高了絕緣子缺陷檢測的準確性和魯棒性，具有較高的工程實用價值。
【專利說明】一種絕緣子圖像缺陷檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種絕緣子圖像缺陷檢測方法。
【背景技術】
[0002]利用直升機進行輸電線路巡檢，已成功應用于我國輸電線路的運行和維護中。由于直升機巡檢過程中攝影、攝像設備記錄了大量輸電線路圖像信息，包含了輸電線路的基本特征及運行狀態(tài)信息，通過對這些圖像進行處理可以發(fā)現輸電線路中設備缺陷和故障隱患，不僅可克服人工方式的各種缺陷，提高工作效率和檢測精度，而且能夠提高線路巡檢的自動化水平，減少巡檢人員，為無人直升機在電力巡檢中的應用以及輸電線路的智能化奠定基礎。
[0003]絕緣子是架空輸電線路的重要組成部分，其盤片掉片損傷是一種常見的故障缺陷，通過圖像處理技術對其進行診斷是直升機自動巡檢技術中的一個重要研究內容?，F有的一類技術是基于橢圓檢測的絕緣子識別方法，他們通過Hough變換檢測圖像中的橢圓，進而根據絕緣子盤片的并排特性得到絕緣子所在的區(qū)域。但是絕緣子在成像過程中由于各個盤片相互遮擋，所得的絕緣子盤片呈現的橢圓缺失太多，給橢圓檢測帶來了很大的困難。另外一類技術是通過統(tǒng)計絕緣子的顏色范圍定位出絕緣子大致區(qū)域，然后針對該區(qū)域采用經典的圖像分割方法如最大類間方差法、最大熵閾值法、邊緣鏈碼等進行分割，最后對絕緣子進行均勻分塊的直方圖匹配檢測絕緣子缺陷。由于絕緣子在不同的光照條件下可能出現不同的顏色特性，很難完全準確的統(tǒng)計出不同光照下絕緣子的顏色范圍，而且絕緣子圖像中通常包括樹木、山川、河流、道路、桿塔等復雜背景，完全可能包含有與絕緣子顏色相近的物體，給這類方法提出了巨大的挑戰(zhàn)。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的是為了減少不同光線和復雜背景等對絕緣子缺陷檢測的影響，將絕緣子從復雜的背景圖像中定位出來，并準確識別出絕緣子的缺陷區(qū)域，以克服現有方法的缺陷，提高絕緣子缺陷檢測的準確性和魯棒性。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種絕緣子圖像缺陷檢測方法，其特征是:包括以下步驟:
[0006]I)基于Lab顏色空間的K均值聚類
[0007]把直升機巡檢獲取的輸電線路的彩色絕緣子圖像從RGB空間轉換到Lab空間，然后將表示顏色的色度分量a和b作為屬性值向量進行K均值聚類分割，進而將其分割成幾個類別，考慮到絕緣子的顏色呈現聚類特性，則其必然屬于某一個類別；
[0008]2)基于主成分分析的絕緣子定位
[0009]經過基于K均值的聚類方法分割后存在幾個類別，每個類別又以多個連通區(qū)域的形式出現，需要從眾多的連通區(qū)域中找到絕緣子所在的連通區(qū)域；由于絕緣子整體呈現規(guī)則的對稱長條特性，因此采用基于主成分分析的連通區(qū)域形狀判決方法進行絕緣子精確定位，主要步驟如下:
[0010]a)預處理:通過數學形態(tài)學操作對聚類分割后的圖像進行腐蝕、膨脹去掉小的噪聲，同時對圖像中連通區(qū)域的孔洞進行填充，以保證分割后絕緣子的完整性；
[0011]b)計算連通區(qū)域信息:利用主成分分析計算連通區(qū)域的軸向、寬、高等信息；
[0012]c)區(qū)域合并:通過對特定的連通區(qū)域進行合并，以保證由于缺陷導致絕緣子分開的部分連接在一起；
[0013]d)連通區(qū)域形狀判決:判定所有連通區(qū)域的形狀得到絕緣子所在的精確位置；
[0014]3)基于絕緣子盤片距離分析的缺陷檢測
[0015]將基于主成分分析的絕緣子定位所得的絕緣子二值圖像進行旋轉，使得絕緣子的主軸方向平行于豎直I軸方向，再對絕緣子的二值圖像通過沿豎直I軸方向進行積分投影，得到積分投影曲線；通過絕緣子盤片完好處兩相鄰極大值之間的距離近似相等，而在絕緣子缺陷處兩相鄰極大值的距離明顯變大的特性，精確定位出絕緣子的缺陷位置，并在圖像中標記；
[0016]所述步驟I)中把直升機巡檢獲取的輸電線路的彩色絕緣子圖像從RGB空間轉換到Lab空間，具體計算公式如下:
【權利要求】
1.一種絕緣子圖像缺陷檢測方法，其特征是:包括以下步驟: 1)基于Lab顏色空間的K均值聚類 把直升機巡檢獲取的輸電線路的彩色絕緣子圖像從RGB空間轉換到Lab空間，然后將表示顏色的色度分量a和b作為屬性值向量進行K均值聚類分割，進而將其分割成多個類另O，考慮到絕緣子的顏色呈現聚類特性，則其必然屬于某一個類別； 2)基于主成分分析的絕緣子定位 經過基于K均值的聚類方法分割后存在幾個類別，每個類別又以多個連通區(qū)域的形式出現，需要從眾多的連通區(qū)域中找到絕緣子所在的連通區(qū)域；由于絕緣子整體呈現規(guī)則的對稱長條特性，因此采用基于主成分分析的連通區(qū)域形狀判決方法進行絕緣子精確定位，主要步驟如下: a)預處理:通過數學形態(tài)學操作對聚類分割后的圖像進行腐蝕、膨脹去掉小的噪聲，同時對圖像中連通區(qū)域的孔洞進行填充，以保證分割后絕緣子的完整性； b)計算連通區(qū)域信息:利用主成分分析計算連通區(qū)域的軸向、寬、高等信息； c)區(qū)域合并:通過對特定的連通區(qū)域進行合并，以保證由于缺陷導致絕緣子分開的部分連接在一起； d)連通區(qū)域形狀判決:判定所有連通區(qū)域的形狀得到絕緣子所在的精確位置； 3)基于絕緣子盤片距離分析的缺陷檢測 將基于主成分分析的 絕緣子定位所得的絕緣子二值圖像進行旋轉，使得絕緣子的主軸方向平行于豎直y軸方向，再對絕緣子的二值圖像通過沿豎直I軸方向進行積分投影，得到積分投影曲線；通過絕緣子盤片完好處兩相鄰極大值之間的距離近似相等，而在絕緣子缺陷處兩相鄰極大值的距離明顯變大的特性，精確定位出絕緣子的缺陷位置，并在圖像中標記； 所述步驟I)中把直升機巡檢獲取的輸電線路的彩色絕緣子圖像從RGB空間轉換到Lab空間，具體計算公式如下:.義=0.4125 R' + 0.3576(7 + 0.1 Hi)5B'
【文檔編號】G06T7/00GK103886610SQ201410136596
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月5日 優(yōu)先權日:2014年4月5日
【發(fā)明者】胡建平, 謝琪, 張 杰, 李鵬松 申請人:東北電力大學