图像处理技术在架空线路绝缘子破损检测系统中的应用研究

目前我国高压线路的维护基本上采用人工沿线逐塔巡视的作业方式,该方式劳动强度大、费用高且危险性大。因此,开发一种可代替巡线工人进行巡检作业的新型设备,实现高压输电线路检测的自动化,成为了当前热门的研究课题。高压输电线路智能巡检机器人综合多种检测技术,实现在输电线路上自主行走与视觉监视等作业,为输电线路的巡视提供了新的概念和工作方式。本论文就国家“863”项目支持下的高压输电线路巡检机器人视觉检测系统进行了相应的研究。 本文重点研究巡检机器人视觉系统中挂网绝缘子定位及破损检测部分。通过对巡检机器人视觉的模拟,基于图像处理技术完成绝缘瓷瓶破损检测,采用Matlab进行了仿真分析,最后设计了绝缘瓷瓶破损检测系统,具体内容如下: (1)对采集到的绝缘瓷瓶图像进行预处理,并对预处理后各区域进行特征提取。在预处理部分实现对图像的灰度转换、去噪、分割、形态学处理、区域标记以及边缘跟踪。在图像分割部分中,对固定阈值法、迭代法及最大类间方差法进行了对比分析。在特征提取部分,通过对瓷瓶图像的分析,将绝缘子中部的特定区域作为绝缘子定位的依据,针对该区域特殊的形状进行特征提取,以特征的适应性(包括旋转、平移和比例缩放不变性)作为选择依据,确定圆形度、细长度、占空比、长短径比和Tchebichef不变矩作为本文的特征值。 (2)基于图像处理中的模式识别技术进行瓷瓶识别定位。采用概率神经网络完成特征区域的识别,同时引入遗传算法对概率神经网络的平滑系数和隐中心矢量进行优化,提高识别的正确率。根据特征区域外包装盒与绝缘瓷瓶长、宽的比值最终完成绝缘瓷瓶的定位。 (3)进行绝缘瓷瓶破损检测算法研究,包括瓷瓶表面破损检测及边缘缺口破损检测。确定表面破损检测区域并进行边缘检测,通过检测孤立窄链的长度及灰度,结合纵向切线灰度值变化率判断瓷瓶是否出现破损。 (4)实现架空线路绝缘瓷瓶破损检测系统的设计。硬件设计中主要通过CCD摄像头、云台以及图像采集卡等设备实现对巡检机器人视觉的模拟。软件设计中,应用大恒图像卡开发库与Visual C++6.0实现图像的采集与处理。