- 頭條無人機對輸電線路絕緣子的識別不再是難點2019-06-04 作者：安徽大學電氣工程與自動化學院 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語為了解決復雜背景下的電網巡檢航拍圖像中絕緣子的識別與定位問題，安徽大學電氣工程與自動化學院的科研人員提出了一種基于頻率調諧的更精確的絕緣子識別與定位算法，能從背景復雜的巡檢圖像中準確地識別、定位出絕緣子。有關研究成果已發表在2018年《電工技術學報》第23期，論文題目為“基于頻率調諧的絕緣子識別與定位”。
據悉，最近廣東電網現已實現全省110kV及以上線路巡視全覆蓋，無人機年巡視規模已達到80000km，實現“白天+夜間”全時段巡視，由傳統每人4km/日，提升至14.51km/日，效率提升了2.6倍；此外還可對新建輸電線路實施無人機驗收，工作效率提高了6倍。
隨著特高壓大容量輸電線路長度的增加以及輸電線路所經過的區域面積的增加，輸電線路發生故障的可能性越來越大。為了防止故障發生，保障輸電線路安全，需要經常對輸電線路進行巡檢與維護。采用無人機和直升機巡檢，能在更廣的視角內快速獲取輸電線路設備的影像資料，成功采集輸電線路的運行狀態，大大降低巡檢人員高空作業的人身安全風險，且更加高效、快捷，彌補了傳統工作方式的不足。
輸電線路中的絕緣子作為一種特殊的絕緣控件，在架空輸電線路中對導線支撐和防止電流回地等方面起到至關重要的作用。一旦絕緣子發生故障，就會導致輸電線之間或輸電線與塔臺之間發生接觸，進而導致短路引發供電中斷，嚴重時甚至會發生大范圍停電事故，造成巨大的財產損失。因此，對于輸電線路絕緣子的識別以進行狀態檢測與維護顯得十分重要，然而對處于復雜背景下的絕緣子識別與定位也是無人機識別的熱點與難點。
為了解決復雜背景下的電網巡檢航拍圖像中絕緣子的識別與定位問題，安徽大學電氣工程與自動化學院的科研人員提出了一種基于頻率調諧的更精確的絕緣子識別與定位算法，能從背景復雜的巡檢圖像中準確地識別、定位出絕緣子。有關研究成果已發表在2018年《電工技術學報》第23期，論文題目為“基于頻率調諧的絕緣子識別與定位”。
近年來，國內外學者利用計算機視覺與數字圖像處理技術對絕緣子的識別與定位進行了多方面的研究，現有方法主要從絕緣子的顏色、形狀和紋理特征入手進行分割與識別：
（1）基于絕緣子的顏色特征，提出色調直方圖折疊法，分別對航拍圖像的色度和飽和度分量進行分割，然后對兩者的分割結果求交集，最后得到絕緣子的分割結果，該方法對航拍圖像質量要求高，對復雜環境下的絕緣子分割效果不好，且識別結果含有較多噪聲。
（2）基于絕緣子的形狀特征，利用改進的OET分割算法對圖像的飽和度分量進行分割，然后計算絕緣子的各形狀特征值，設計特征向量，根據分類條件區分絕緣子區域和背景區域，該方法對分割的質量要求高，絕緣子形狀特征值的計算過于依賴分割結果，且計算量大。
（3）通過改進的UL-PCNN紅外圖像分割算法提取絕緣子特征值，然后將輸電線路視頻與標準圖庫中的絕緣子圖片利用ASIFT算法匹配，最終識別和定位視頻的絕緣子，該方法需要少量的人工幫助，并且需要建立絕緣子標準圖庫，工作量大，適用于單個或少量的絕緣子識別，對大容量超高壓輸電線路絕緣子串識別定位效果較差。
上述研究主要集中在絕緣子的特征提取，計算量較大，且沒有考慮圖像頻率信息，對復雜環境下的絕緣子串提取與識別不具有普適性。
針對這一情況，科研人員基于頻率調諧方法實現了對輸電線路絕緣子的識別與定位：①將航拍的圖像從RGB顏色空間轉換到HSV顏色空間；②利用頻率調諧方法計算航拍圖像絕緣子的顯著性；③采用最大類間方差法和形態學運算對顯著圖進行分割；④通過連通域的提取，實現航拍圖像中絕緣子的識別與定位。
該方法從圖像的頻率域考慮，在HSV的三個分量圖像上分別進行處理，計算量適中，能夠彌補對于分割單個HSV圖像分量的不足，對航拍圖像的質量要求不高，可有效實現對復雜背景的去除，且保留了完整的絕緣子部分。
試驗結果表明，該方法在復雜自然背景下具有較好的識別效果，可為電網絕緣子智能檢測與維護提供參考信息，具有較高的工程實踐價值。
