[发明专利]一种基于航拍图像的输电线路绝缘子目标识别方法

说明书

本发明涉及一种基于航拍图像的输电线路绝缘子目标识别方法，包括下列步骤：准备数据集；分别提取绝缘子图片的片段(Segments)特征和链接(Links)特征；融合片段(Segments)特征和链接(Links)特征，识别目标区域。

技术领域

本发明属于图像处理、遥感影像和计算机视觉技术领域，涉及一种基于数字图像处理和深度学习技术的输电线路航拍图像绝缘子目标检测方法。

背景技术

近电力系统是由发电厂、送变电线路网、供配电网和电力用户网等环节组成的电能生产与消费系统整体，它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户，从而完成电能生产传输和使用的整个过程。保证传输的可靠性和稳定性无论对国家安全还是日常生活都具有重要意义。因此需要对电路传输网络的可靠性进行检测，以保证整个电线网路的稳定性。

我国的电网规模宏大，且输电线路多分布在荒郊野外，地形复杂。而绝缘子作为架空输电线路的重要组成部分，用于支持、悬吊架空导线，使导线与导线之间以及导线与大地之间保持足够的绝缘。输电线路的绝缘子配件按照制作材料可以分为玻璃绝缘子、复合绝缘子以及陶瓷绝缘子，如图1所示。本专利中只针对绝缘子的识别，不涉及分类。

由于输电线路常年暴露于自然环境中，线路的绝缘子配件要遭受暴晒、狂风、暴雨以及冰雪等自然原因的侵袭；输电线路电击、自然雷击等高电压影响，以及绝缘子本身内外应力疲劳损伤和寿命年限的限制。而绝缘子的表面污秽、裂纹/破损等表面缺陷，以及绝缘子的掉串、阻抗降低会造成电力故障，导致大面积的电力瘫痪。在过去输电系统故障的统计中，由于绝缘子缺陷造成的故障事件占到总故障的一半以上，同时全国各个电力区域均发生过由此原因造成的大面积电力瘫痪事件。

因此在日常的电力巡检过程中，绝缘子的快速定位有助于须迅速查找故障点，分析故障原因，为后续的电力检修和维护提供了重要参考。但同时这就对巡检图像易故障配件定位的准确性和及时性有着很高的要求。

传统的巡检模式为人工巡检，但是由于电力输送网络大都处于复杂的山地深林地形，导致该巡检模式的劳动强度大、代价高，且巡视结果受到人员技能以及天气、地形、光照等自然条件的影响较大。

针对一些人工巡检难以到达的输电线路，无人机巡检是一种比较有效的方式，可以对输电线路的巡检过程进行优化，对现有制度中的缺陷进行填补。输电线路的无人机巡检主要是为了能够拍摄输电线路故障易发配件，及时发现输电线路缺陷和故障，排除安全隐患。有效的解决人工巡检的困难，提高巡检的效率、质量和效益。

[1]曾绍攀.无人机巡检输电线路技术的应用分析[J].质量探索,2016(6):86-87.

[2]张永,李德波,吴翔,et al.无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].宿州学院学报,2013(08):87-88.

[3]王世坤.基于纹理特征的绝缘子目标识别与跟踪研究[D].华北电力大学(北京).

发明内容

本发明的目的是本发明的目的是提供一种识别有效区域占比高，且识别准确率高的绝缘子目标检测算法，技术方案如下：

一种基于航拍图像的输电线路绝缘子目标识别方法，包括下列步骤：

第一步，准备数据集；

(1)通过无人机拍摄不同环境的输电线路绝缘子数据集，且每个图片是由陶瓷绝缘子、复合绝缘子、玻璃绝缘子一种或几种组合而成，确定训练数据集和测试数据集；

(2)准备绝缘子目标检测的标签数据：每张绝缘子图片中绝缘子的位置和旋转方向不同，考虑到本算法训练需要带旋转角度的Ground Truths，重新设计标记软件，标记软件采用多边形的标记方式，生成标记文件，内部利用最小外接矩形，计算出多边形的最小外接矩形；