专利名称：输电线路覆冰厚度检测方法及检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力传输技术领域，尤其涉及一种输电线路覆冰厚度检测方法及检测 装直。
背景技术：
由于我国地域广阔，地形复杂，输电线路覆冰现象在我国比较广泛，我国许多地区都曾发生过覆冰灾害事故。其中覆冰最严重的地区主要集中在湖南、湖北、贵州、江西、云南、四川、河南等省。覆冰会引起导线舞动、杆塔倾斜倒塌、线路跳闸短线、绝缘子闪络等问题，严重影响电网的安全稳定运行。2008年春节前后南方出现的严重冰雪灾害，造成了巨大的经济损失，严重影响了国民的正常生活。
因此，随时掌握线路覆冰的现场情况，实时检测覆冰厚度，当覆冰量超过预设量时及时给出预警信号并采取除冰措施对防灾减灾起着关键性的作用。目前，输电线路覆冰厚度的检测方法主要有两种。第一种方法是通过传感器检测导线覆冰重力变化、风偏角度、绝缘子 倾斜角度以及风速风向等信息，建立数学模型计算出当前线路的覆冰厚度。这种方法受传感器精度及所选数学模型的制约，所选模型不同得出的覆冰厚度可能有较大差异。第二种方法是在杆塔上安装图像采集终端，通过对终端传回的图像进行边缘检测处理，求得导线覆冰前后的像素差，利用建立像素值与实际几何距离的对应关系求出覆冰厚度。该方法可以直观的得到覆冰类型和形状，通过专家软件得出覆冰厚度，原理简单，易于操作，测量精度高。但是，目前的图像检测算法易受噪声的影响，经常检测出伪边缘，不能有效的检测出图像的边缘信息。发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的在于提供一种输电线路覆冰厚度的检测技术， 从而不受传感器灵敏度及所选力学模型的影响，能消除噪声的影响并准确地检测出图像的边缘信息，从而实现输电线路覆冰厚度的计算。
根据本发明的一个方面，提供一种输电线路覆冰厚度检测方法，所述方法包括如下步骤
灰度化步骤，对所采集的输电线路覆冰图像进行灰度化，以将彩色图像转化为灰度图像；
滤波步骤，采用形态学多尺度开-闭滤波，即运用一系列不断增加的结构元素对上述灰度图像执行开-闭滤波处理；
边缘检测步骤，基于改进的多尺度CB形态学边缘检测算子，对滤波后的图像进行多尺度CB形态学边缘检测；
二值化步骤，采用最大类间差法计算最佳分割阈值，并根据该阈值对边缘检测后的边缘图像进行二值化处理；以及
覆冰厚度计算步骤，基于图像像素点和覆冰厚度的几何模型，对二值化处理后的二值图像进行计算，从而得到输电线路覆冰厚度。
优选地，在所述灰度化步骤中，根据公式(3)将RGB图像的每个像素进行转化，从而形成灰度图像
Y=O. 299*R+0. 587*G+0. 114*B (3)
其中，Y为亮度，即灰度图像中像素点的灰度值，R、G、B分别为彩色图像中像素点的红色、绿色和蓝色分量。
优选地，在所述滤波步骤中，对灰度图像采用形态学多尺度开-闭滤波的具体方式如下
设A是一幅图像，B为结构元素,#表示集合B的映射，Ae表示A的补集，
A被B膨胀的运算定义公式如下
权利要求
1.一种输电线路覆冰厚度检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 灰度化步骤，对所采集的输电线路覆冰图像进行灰度化，以将彩色图像转化为灰度图像； 滤波步骤，采用形态学多尺度开-闭滤波，即运用一系列不断增加的结构元素对上述灰度图像执行开-闭滤波处理； 边缘检测步骤，基于改进的多尺度CB形态学边缘检测算子，对滤波后的图像进行多尺度CB形态学边缘检测； 二值化步骤，采用最大类间差法计算最佳分割阈值，并根据该阈值对边缘检测后的边缘图像进行二值化处理；以及 覆冰厚度计算步骤，基于图像像素点和覆冰厚度的几何模型，对二值化处理后的二值图像进行计算，从而得到输电线路覆冰厚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述灰度化步骤中，根据公式(3)将RGB图像的每个像素进行转化，从而形成灰度图像Y=0. 299*R+0. 587*G+0. 114*B (3) 其中，Y为亮度，即灰度图像中像素点的灰度值，R、G、B分别为彩色图像中像素点的红色、绿色和蓝色分量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述滤波步骤中，对灰度图像采用形态学多尺度开-闭滤波的具体方式如下 设A是一幅图像，B为结构元素，羞表示集合B的映射，Ac表示A的补集， A被B膨胀的运算定义公式如下
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中η取3。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述边缘检测步骤中，对滤波后的图像进行多尺度CB形态学边缘检测的具体方式如下 设灰度图像为f，结构元素为B，将结构元素的轮廓记为，则定义f关于结构元素B的轮廓(策的CB形态学膨胀和腐蚀运算公式分别为
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述MMN算子中参数的选取包括结构元素的选取和η的选取，其中结构元素选取菱形结构元素或四连通轮廓结构元素，而η < 5。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述二值化步骤中，采用最大类间差法计算最佳分割阈值，将边缘图像灰度值大于该阈值的像素点判断为白色，否则判断为黑色，以将该边缘图像转换为二值图像。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述覆冰厚度计算步骤中，具体以如下方式来计算输电线路覆冰厚度 输电线路的覆冰厚度是以图像的像素点形式表示的，首先建立图像像素点与覆冰厚度的几何模型，输电线路的最大径向距离设为一段线路最大径向距离的平均值，设未覆冰时输电线路的直径为Dtl，其径向距离对应的像素点数为M0 ;覆盖冰雪后，输电线路的平均最大径向距离D1的像素点数为M1, 设M(X)表示一段输电线路上点xl到点χ2中的X点所对应的最大径向距离的像素点数，则输电线路的平均最大径向距离像素点数M1如公式
9.一种输电线路覆冰厚度的检测装置，其特征在于，所述装置包括以下模块 灰度化模块，用于对所采集的输电线路覆冰图像进行灰度化，以将彩色图像转化为灰度图像； 滤波模块，用于采用形态学多尺度开-闭滤波，即运用一系列不断增加的结构元素对上述灰度图像执行开-闭滤波处理； 边缘检测模块，用于基于改进的多尺度CB形态学边缘检测算子，对滤波后的图像进行多尺度CB形态学边缘检测； 二值化模块，用于采用最大类间差法计算最佳分割阈值，并根据该阈值对边缘检测后的边缘图像进行二值化处理；以及 覆冰厚度计算模块，用于基于图像像素点和覆冰厚度的几何模型，对二值化处理后的二值图像进行计算，从而得到输电线路覆冰厚度。
全文摘要
本发明公开了一种输电线路覆冰厚度检测方法及检测装置。本发明利用形态学在图像边缘检测上的优势，通过对所采集的输电线路覆冰图像进行滤波及CB形态学边缘处理，能在滤除噪声的同时准确有效的检测出图像的边缘信息，实现输电线路覆冰厚度的计算。该技术原理简单、直观易行、检测可靠，不受传感器灵敏度及所选力学模型的影响，为从形态学上测量覆冰厚度做了有益的尝试，为输电线路的安全稳定运行提供了一种新的检测技术。
文档编号G01B11/06GK103047938SQ20131000303
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日
发明者逯海军, 高明, 王启银, 施俊国, 王晓强 申请人:山西省电力公司大同供电分公司, 国家电网公司