基于改進的Hough變換的絕緣子檢測方法

柯洪昌+付浩海+孔德剛

摘 要：針對傳統的輸電線路絕緣子檢測方法的不足，提出了一種基于改進的Hough變換的絕緣子檢測方法，方法首先對航拍絕緣子圖像進行預處理，包括彩色圖像灰度化，圖像增強和圖像去噪，然后對預處理圖像進行改進的Hough變換的絕緣子檢測，最后檢測出輸電電路中的絕緣子串。文章提出的方法可以快速從復雜背景中識別絕緣子，具有較好的應用前景。

關鍵詞：絕緣子；圖像增強；Hough變換

中圖分類號：TM726 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）31-0006-02

引言

空中輸電線路擔負著電網輸電的重任，它是電力系統的重要組成部分之一。但高壓輸電線路及桿塔、絕緣子等附件通常都是長期暴露在外部環境之中，它們承受著狂風、污穢、覆冰、鳥群等侵害，所以，減少像大面積停電等事故的發生幾率，是我們亟需解決的問題[1]。

絕緣子作為輸電線路的重要附件，需要定期進行狀態監測，一旦出現故障（例如裂痕或污穢）就需要電力部門及時維修和更換，目前對于絕緣子的狀態檢測方法有許多，例如：觀察法、激光多譜勒振動法、超聲波檢測法、紅外檢測法、航拍法。這些輸電線路絕緣子的檢測方法都具有各種優缺點[2]。當前基于航拍圖像的絕緣子檢測檢測方法的研究，對于電網系統的運行與檢測維護是有十分重要的現實意義和應用價值。當前對于空中輸電線路絕緣子的檢測方法已經有許多研究并在電力部門得到了應用，但是這些方法仍然存在許多問題亟需解決[3]。

1 輸電線路絕緣子圖像預處理

絕緣子圖像通常受到光照、噪聲等外部影響，這樣圖像可能會亮度不均、對比度很弱或特征不明顯等，因此需要對輸電線路絕緣子圖像進行預處理，包括三部分內容：彩色圖像灰度化，圖像增強和圖像去噪。

1.1 彩色圖像灰度化

1.3 圖像去噪

航拍圖像中的噪聲主要分為兩種，一種是脈沖噪聲，脈沖噪聲是由于拍攝時受到成像設備或光電因素的影響所引起的；另一種是高斯噪聲，高斯噪聲是由于拍攝時受到霧霾、陰雨等自然環境因素的影響所引起的，本文針對圖像中包含的這兩種噪聲分別進行處理，對于脈沖噪聲可以采用中值濾波來處理，采用5×5矩形子窗口進行濾波。對于高斯噪聲采用諧波均值濾波器來處理，公式如下：

2 基于改進的Hough變換的絕緣子檢測方法

航拍圖像中絕緣子外形特征比較明顯，絕緣子串都呈橢圓形狀，本文提出一種改進的Hough變換的絕緣子檢測方法來檢測絕緣子串，方法的原理是利用橢圓的幾何特征來降低所有參數的維度，利用橢圓一個性質：極點和極弦中點連線定經過橢圓中心。用Hough變換檢測出橢圓的中心點，然后利用Hough變換進行2次檢測，從而計算出橢圓的另三個參數。在已經進行預處理圖像中檢測出橢圓的輪廓，應該首先從原始圖像中提取出邊緣點信息，然后轉換為寬度歸一化的邊緣圖像，假設邊緣像素值為1，則其他非邊緣像素點的值就為0，將邊緣像素點的所有坐標存入到一個數組中，數組大小為邊緣點的個數N。最后累加數組中極大值對應的坐標即為橢圓的中心點坐標，用（p，q）來表示，將（p，q）帶入到橢圓公式（4）中，然后從邊緣像素的坐標數組V中選取數據，最后在三維空間中采用Hough變換對參數a、b和r進行統計，可以得到極值大于設定的閾值的三個參數就為橢圓的a、b和r，這樣就提取出一個橢圓輪廓，即識別一個絕緣子串。

3 結束語

本文提出了一種基于改進的Hough變換的絕緣子檢測方法，方法首先對航拍絕緣子圖像進行預處理，包括彩色圖像灰度化，圖像增強和圖像去噪，然后對預處理圖像進行改進的Hough變換的絕緣子檢測，最后檢測出輸電電路中的絕緣子串。本文提出的方法可以快速從復雜背景中識別絕緣子，具有較好的應用前景。

參考文獻：

[1]葛玉敏，李寶樹，趙書濤，等.基于航拍圖像的絕緣子表面狀態檢測[J].高壓電器，2010.

[2]仲莉恩，馮輝，隋立林.一種利用邊緣方向直方圖檢測絕緣子的方法[J].電氣技術，2010.

[3]張桂南.基于角點匹配與譜聚類的接觸網絕緣子破損/夾雜異物故障檢測[J].儀器儀表學報，2014.

[4]譚曉峰.輸電線路絕緣子運行檢測方法探究[J].科技創新與應用，2016（28）：226.endprint