[发明专利]带电绝缘子闪络图像自动提取方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及图像特征分析及关键帧图像提取及检索方法，更具体地， 涉及特高压带电绝缘子闪络试验中的非接触视频监控及闪络图像画面的自动提取。

背景技术

绝缘子污闪事故严重威胁电力系统的安全可靠运行。在对带电绝缘子进行闪络特性试验，分析研究污 秽绝缘子闪络特性、机制及闪络过程中，出现闪络现象的条件、出现闪络时的火花或电弧形状，对于进一 步研究绝缘子特性具有重要的意义。然而，如何记录试验过程中是否出现闪络、何时出现闪络、闪络瞬间 火花形状如何，是带电绝缘子闪络试验面临的难题。

目前技术存在的问题是，在绝缘子闪络特性试验过程中无法自动捕获并记录闪络瞬间画面。闪络试验 中普遍采用的方法是，根据经验参数，在即将到达闪络条件时，依靠试验人员的主观判断记录闪络瞬间的 参数，拍摄视频或照片。这种方式工作效率低下、且极易错过闪络瞬间。在带电绝缘子闪络试验过程中采 用实时视频监控，能够全程记录试验现象，然而，依然需要试验人员主观判断出现闪络的时刻，在很长的 监控视频中手工查看并截取闪络画面，工作量大且准确度不高。因此，研究带电绝缘子闪络试验的视频 监控及智能分析算法，实现闪络图像的自动提取，是一项重要的技术。

图像自动提取算法以视频检索技术为核心，关键技术主要有:闪络图像画面的特征分析及表达、视频 捕获及视频解码、关键帧提取、图像特征提取、图像特征的相似性度量。带电绝缘子闪络图像自动提取系 统，需要具有的功能模块包括：闪络电弧图像特征分析、闪络试验的高清画面采集、闪络视频的实时分析 及关键帧提取，相似性计算，闪络图像序列的提取显示。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题。

为此，本发明提出一套闪络图像自动提取系统，闪络图像自动提取系统其特征在于包括以下模块：

(1)闪络火花及电弧图像特征分析模块，根据已获取的闪络图像，计算图像的纹理特征、图像中电弧的 轮廓特征，形成闪络图像标准特征集合；

(2)标准特征集合通过智能聚类分析聚为K类；K类图像特征按照电弧轮廓尺寸从小到大的顺序排序，形 成有序的K类标准闪络图像特征向量.

(3)闪络试验的高清画面采集模块，在带电绝缘子闪络试验现场，在带电绝缘子的一个或多个方向上， 各以高清质量捕获试验画面，并编码传送至闪络图像自动提取系统的主控机；

(4)闪络监控视频的解码关键帧提取模块，在主控机上解码监控视频，提取关键帧画面，形成N个待测 闪络图像序列；

(5)待测闪络图像序列的特征计算，包括纹理、电弧轮廓特征，作为被测闪络图像特征集合；

(6)N个待测闪络图像特征集合与K类标准闪络图像特征向量进行相似性计算；

(7)闪络图像序列的提取显示模块，按照N个待测图像特征集合与有序的K类标准特征向量相似度结果， 每类计算结果中，按照相似度从高到底的顺序输出前M个画面，作为自动提取的闪络图像监控画面。

(8)系统支持非实时闪络画面的自动提取，用视频文件解码模块替代(3)中的高清画面采集模块，直接 解码所存储的视频文件。

本发明提出的闪络图像的自动提取方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在闪络火花及电弧图像特征分析模块中，计算所有闪络图像的纹理特征以及图像电弧轮廓特征，计 算电弧尺寸；

(2)将步骤(1)得到的纹理特征自动聚类，得到K类特征向量，根据步骤(1)得到的电弧轮廓尺寸参 数，将K类纹理特征向量排序；

(3)在闪络试验的高清画面采集模块中,实时的高清画面通过网络摄像机编码压缩，网络实时传送至闪络 图像自动提取系统的主控机，得到实时监控码流；

(4)由步骤(3)得到的实时码流解码得到N个闪络图像画面的数据；

(5)计算由步骤(4)得到的N个图像的纹理特征及电弧轮廓特征向量、电弧尺寸；

(6)计算由步骤(5)得到的N个待测闪络图像的特征与由步骤(2)得到的K类标准闪络图像特征向量 的相似系数；

(7)按照步骤(6)得到的相似系数由大到小的顺序对N个图像排序，再根据步骤(2)的K类向量的顺 序，输出M个画面。这M个画面就是从闪络试验视频监控中提取的闪络图像。

(8)上述步骤(1)与步骤(5)所进行的电弧图像特征计算方法，按如下步骤进行

1a)对图像进行预处理得到灰度图像。