柯洪昌+付浩海+孔德刚
摘 要：针对传统的输电线路绝缘子检测方法的不足，提出了一种基于改进的Hough变换的绝缘子检测方法，方法首先对航拍绝缘子图像进行预处理，包括彩色图像灰度化，图像增强和图像去噪，然后对预处理图像进行改进的Hough变换的绝缘子检测，最后检测出输电电路中的绝缘子串。文章提出的方法可以快速从复杂背景中识别绝缘子，具有较好的应用前景。
关键词：绝缘子；图像增强；Hough变换
中图分类号：TM726 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）31-0006-02
引言
空中输电线路担负着电网输电的重任，它是电力系统的重要组成部分之一。但高压输电线路及杆塔、绝缘子等附件通常都是长期暴露在外部环境之中，它们承受着狂风、污秽、覆冰、鸟群等侵害，所以，减少像大面积停电等事故的发生几率，是我们亟需解决的问题[1]。
绝缘子作为输电线路的重要附件，需要定期进行状态监测，一旦出现故障（例如裂痕或污秽）就需要电力部门及时维修和更换，目前对于绝缘子的状态检测方法有许多，例如：观察法、激光多谱勒振动法、超声波检测法、红外检测法、航拍法。这些输电线路绝缘子的检测方法都具有各种优缺点[2]。当前基于航拍图像的绝缘子检测检测方法的研究，对于电网系统的运行与检测维护是有十分重要的现实意义和应用价值。当前对于空中输电线路绝缘子的检测方法已经有许多研究并在电力部门得到了应用，但是这些方法仍然存在许多问题亟需解决[3]。
1 输电线路绝缘子图像预处理
绝缘子图像通常受到光照、噪声等外部影响，这样图像可能会亮度不均、对比度很弱或特征不明显等，因此需要对输电线路绝缘子图像进行预处理，包括三部分内容：彩色图像灰度化，图像增强和图像去噪。
1.1 彩色图像灰度化
1.3 图像去噪
航拍图像中的噪声主要分为两种，一种是脉冲噪声，脉冲噪声是由于拍摄时受到成像设备或光电因素的影响所引起的；另一种是高斯噪声，高斯噪声是由于拍摄时受到雾霾、阴雨等自然环境因素的影响所引起的，本文针对图像中包含的这两种噪声分别进行处理，对于脉冲噪声可以采用中值滤波来处理，采用5×5矩形子窗口进行滤波。对于高斯噪声采用谐波均值滤波器来处理，公式如下：
2 基于改进的Hough变换的绝缘子检测方法
航拍图像中绝缘子外形特征比较明显，绝缘子串都呈椭圆形状，本文提出一种改进的Hough变换的绝缘子检测方法来检测绝缘子串，方法的原理是利用椭圆的几何特征来降低所有参数的维度，利用椭圆一个性质：极点和极弦中点连线定经过椭圆中心。用Hough变换检测出椭圆的中心点，然后利用Hough变换进行2次检测，从而计算出椭圆的另三个参数。在已经进行预处理图像中检测出椭圆的轮廓，应该首先从原始图像中提取出边缘点信息，然后转换为宽度归一化的边缘图像，假设边缘像素值为1，则其他非边缘像素点的值就为0，将边缘像素点的所有坐标存入到一个数组中，数组大小为边缘点的个数N。最后累加数组中极大值对应的坐标即为椭圆的中心点坐标，用（p，q）来表示，将（p，q）带入到椭圆公式（4）中，然后从边缘像素的坐标数组V中选取数据，最后在三维空间中采用Hough变换对参数a、b和r进行统计，可以得到极值大于设定的阈值的三个参数就为椭圆的a、b和r，这样就提取出一个椭圆轮廓，即识别一个绝缘子串。
3 结束语
本文提出了一种基于改进的Hough变换的绝缘子检测方法，方法首先对航拍绝缘子图像进行预处理，包括彩色图像灰度化，图像增强和图像去噪，然后对预处理图像进行改进的Hough变换的绝缘子检测，最后检测出输电电路中的绝缘子串。本文提出的方法可以快速从复杂背景中识别绝缘子，具有较好的应用前景。
参考文献：
[1]葛玉敏，李宝树，赵书涛，等.基于航拍图像的绝缘子表面状态检测[J].高压电器，2010.
[2]仲莉恩，冯辉，隋立林.一种利用边缘方向直方图检测绝缘子的方法[J].电气技术，2010.
[3]张桂南.基于角点匹配与谱聚类的接触网绝缘子破损/夹杂异物故障检测[J].仪器仪表学报，2014.
[4]谭晓峰.输电线路绝缘子运行检测方法探究[J].科技创新与应用，2016（28）：226.
