[发明专利]一种提取直线塔绝缘子串的装置及方法

权利要求书

1.一种基于降维灰度纹理-形状矩阵提取直线塔绝缘子串的装置，其特征在于包括以下模块：

样本存储模块，用于存储各种型号绝缘子片的图像，每张图像都有第一象限内大小椭圆边缘点连线在0°、30°、45°、60°、90°下能量、对比度、相关性、均匀度的值，并分配四个特征值一定的权值，生成一个参考值；

无人机航拍模块，用于获得超高压输电线路上的直线塔绝缘子串彩色图像，并具备预处理功能；

边缘检测模块，用于对预处理后的图像进行边缘检测，检测出来的边缘线若是连接成一个矩形的则保留，把边缘线的位置标记，并显示到预处理后的图像中，去除未标记的图案，生成初次处理图片；

航拍图像细分模块，把初次处理图片分割成一块块小图片，同样把每张小图片同样本库里一样用两个椭圆处理，计算出每张小图片在第一象限0°、30°、45°、60°、90°下能量、对比度、相关性、均匀度的值，并分配四个特征值一定的权值，得到第一象限0°、30°、45°、60°、90°下各一个实际值；

通信对比模块，相应角度下对比地面样本库内的参考值与无人机航拍的实际值，两者差距若在一定阈值范围内，则认为找到了航拍图像中绝缘子串的实际位置，把该位置标记；

绝缘子串定位模块，把标记的位置生成一幅二值图像，与原初次处理图像点乘，得到最终提取的直线塔绝缘子串图像。

2.根据权利要求1所述一种基于降维灰度纹理-形状矩阵提取直线塔绝缘子串的装置，其特征在于：所述样本存储模块，包括以下步骤：

步骤1.1，在生产商的设计资料中找到绝缘子串的型号，对不同型号的绝缘子片建立标准的样本库，然后建立超高压输电线路直线塔绝缘子串的图像库，这些图像库都有在不同距离和拍摄角度下的图像，且对这些直线塔绝缘子串图像可以随时查阅和备份；

步骤1.2，把样本的单片绝缘子图像色彩分析，通过长短半轴长设置两个不同大小的椭圆形，样本的绝缘子片是铅锤状态，它的盘面刚好是一个椭圆形状，故其长短半轴在图像中可以计算出来，这样用一个小于盘面半轴长的小椭圆覆盖住绝缘子片本体的一部分，另一个大椭圆形大于整个绝缘子片的大小，但两个椭圆的中心点和绝缘子片的中心点完全重合，大小椭圆边的间隔设为w，然后人为保留两个椭圆边之间的灰度值，而把图像其它部分的灰度值置0，生成一幅特定样本的绝缘子片灰度图像，这样就大大减少了图像的数据量；

步骤1.3，然后考虑这种形状得到该种特定灰度图像下的灰度共生矩阵即为降维灰度纹理-形状矩阵，利用这种矩阵计算出在0°、30°、45°、60°、90°下能量、对比度、相关性、均匀度的值，并分配四个特征值一定的权值，得到在0°、30°、45°、60°、90°下各一个参考值；

其中，对能量、对比度、相关性、均匀度定义如下：

①、能量：灰度共生矩阵元素值的平方和；能量值大表明一种较均一和规则变化的纹理模式；

其中i和j代表的是灰度共生矩阵P的坐标位置，L是图像的灰度级；

②、对比度：反映了图像的清晰度和纹理沟纹深浅的程度；

其中i、j、L意义同(1)式；

③、相关性：它度量空间共生矩阵元素在行或列方向上的相似程度，因此，相关值大小反映了图像中局部灰度相关性；

其中i、j、L意义同(1)式；

④、均匀度：反映图像纹理的粗糙度，粗纹理的均匀度越大，细纹理的均匀度较小；

其中i、j、L意义同(1)式；

然后，对第一象限内大小椭圆边缘点连线的0°、30°、45°、60°、90°下能量、对比度、相关性、均匀度的值进行权重分配，为q1、q2、q3、q4，分别乘以由式(1)、(2)、(3)、(8)计算出来的能量、对比度、相关性、均匀度的值，然后累加，得到参考值；具体公式如下：

RV(θ)＝q₁*ASM+q₂*CON+q₃*COR+q₄*IDM (9)

其中，q1+q2+q3+q4＝1，θ可取0°、30°、45°、60°、90°。