[发明专利]一种基于形状特征和图像分割的绝缘子识别和定位方法

说明书

本发明公开了一种基于形状特征和图像分割的绝缘子识别和定位方法，属于图像处理技术及电网检测领域，该方法具体步骤分为：（1）通过对原始绝缘子图像进行预处理以减少噪声干扰、提高图像对比度；（2）引入自适应粒子群优化算法，并结合最大类间方差法对绝缘子图像进行分割；（3）通过形态学滤波以及面积滤波形成二值图像，对二值图像进行骨架提取，根据Hough变换结果对绝缘子区域进行初始定位；（4）依靠绝缘子的形状特征实现绝缘子的精确定位。本发明充分利用了绝缘子形状特征的先验知识和图像处理的技术方法，实现了绝缘子串的自动识别定位，为后续绝缘子故障诊断奠定了基础。该发明切实可行，极大地提高了定位的准确性和高效性。

技术领域

本发明涉及图像处理和电网检测技术领域，特别是一种基于形状特征和图像分割的绝缘子识别和定位方法。

背景技术

绝缘子作为电网中的零部件，用量庞大、种类繁多，在输电线路中有着重要作用。当前对输电线路的巡检主要依靠人工巡检方式，需要消耗很大的人力及时间成本，基于此，探索更加适合的巡线方法具有十分重要的意义。随着计算机视觉技术的高速发展，利用数字图像处理技术，准确识别和定位出巡检图像中的绝缘子，为后续绝缘子状态监测及故障诊断奠定基础，具有重大的意义。

现有的绝缘子识别定位方法大体分为以下四类：(1)基于分割的方法，将待分割图像按某种规则分成多个区域，并在图中标记出感兴趣的区域以达到识别定位的目的。该方法不适用于分辨率低，背景复杂的绝缘子图像。(2)基于纹理的方法，通过分析绝缘子的纹理特征，并以此为依据实现绝缘子与背景的分离。此方法计算复杂度高，计算量大，很难达到实时性的要求。(3)基于边缘检测的方法，找出图像中绝缘子的轮廓从而实现定位。但杆塔、线路等伪目标都将引起边缘检测算法的准确率下降，严重影响绝缘子的识别结果。(4)基于模板匹配的方法，通过分别提取绝缘子模板图像以及待匹配图像的特征，将其进行分析比较，从而在待匹配图像中寻找最类似部分的过程。但该方法需要使用绝缘子模板来实现特征点的匹配，需要预先创建完善的绝缘子模板库，并且在算法运行的过程中需要遍历大量的模板以保证识别结果的准确性，很大程度上提高了计算量，降低了算法的效率。

现有方法没有利用绝缘子串在分割后的二值图像中独特的形状特征。这些特征与杆塔、线路等其他伪目标存在明显的形状差异，若能对其加以利用，可以提高定位精度，减少耗时，提高自动化性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于形状特征和图像分割的绝缘子识别和定位方法，本发明充分利用了绝缘子形状特征的先验知识和图像处理的技术方法，实现了绝缘子串的自动识别定位，为后续绝缘子故障诊断奠定了基础；该发明切实可行，极大地提高了定位的准确性和高效性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种基于形状特征和图像分割的绝缘子识别和定位方法，包括以下步骤：

步骤(1)、对原始绝缘子图像进行预处理；

步骤(2)、引入自适应粒子群优化算法，并结合最大类间方差法对预处理后的绝缘子图像进行阈值分割；

步骤(3)、通过形态学滤波以及面积滤波形成二值图像，对二值图像进行骨架提取，根据Hough变换结果对骨架提取后二值图像中的绝缘子区域进行初始定位；

步骤(4)、依靠绝缘子的形状特征实现绝缘子的精确定位。

作为本发明所述的一种基于形状特征和图像分割的绝缘子识别和定位方法进一步优化方案，步骤(1)的具体步骤为：

1)、将原始图像根据公式(1)转化为灰度图像，对灰度化之后的图像使用均值滤波进行降噪处理；

Gray(i,j)＝0.11R(i,j)+0.59G(i,j)+0.30B(i,j)(1)