架空输电线图像的断股诊断方法研究

摘要

随着电力系统规模的日益扩大，各行业对架空输电线路安全运行和供电可靠性的要求越来越高。输电线作为电力传输的重要载体，是输电线路中主要的组成部分，由于其长期暴露在自然环境中，易受雷击闪络、污秽腐蚀、覆冰闪络、舞动等外力破坏而产生断股等隐患，若不及时发现和处理，就可能对电力系统的安全和稳定构成严重威胁。为了避免事故扩大化，需要快速准确的发现断股线路。图像处理技术的快速发展，使它越来越多的应用到了输电线路的故障诊断中，基于此，本文主要针对输电线图像的特点，进行了断股诊断方法研究，主要工作包括以下几个方面。
　　本文研究了输电线图像的预处理方法。将彩色图像灰度化后，利用灰度变换和自适应直方图均衡化相结合的方法增强图像对比度，并针对不同噪声类型分别采用不同滤波方法进行了对比分析，均值滤波和中值滤波对于单一的噪声滤除效果较好，采用基于小波变换的滤波方法对于复杂的噪声具有更好的效果。
　　在实现预处理的基础上，为了进一步得到输电线的边缘图像，分别研究了阈值分割法与形态学相结合提取边界的方法以及边缘检测法提取边缘的方法。前者通过比较不同的阈值分割算法，得出最佳熵法可以更好的将输电线与背景分离，然后对分割后的二值图像进行形态学处理，最后对输电线进行边界提取。后者比较了常用的边缘检测算子，并给出了一种改进的Canny算法，仿真结果表明，该算法可以更好的提取输电线的边缘。
　　通过分析输电线在图像中的形态特征，给出了一种基于输电线交叉和异物附着的干扰模型断股诊断流程及方法。首先根据Hough变换法检测直线的原理，排除输电线交叉模型，并对输电线进行倾斜校正;然后利用投影法定位输电线的异常区域，并分析输电线的宽度变化情况，排除异物附着模型;最后采用了基于Freeman链码的断股诊断方法，确定可疑的断股图像。实验结果验证了这种方法的准确性和可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 输电线断股检测方法的研究现状

1．2．2 图像处理在输电线路中的研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第二章 输电线图像的预处理

2．1 引言

2．2 彩色图像灰度化

2．3 图像对比度增强

2．4 图像的平滑滤波

2．4．1 均值滤波

2．4．2 中值滤波

2．4．3 基于小波变换的滤波方法

2．5 本章小结

第三章 输电线图像的分割与边缘处理

3．1 引言

3．2 阈值分割法与形态学结合提取边界

3．2．1 直方图双峰法

3．2．2 迭代阈值法

3．2．3 最大类间方差法

3．2．4 最佳熵法

3．2．5 实验结果对比分析

3．2．6 数学形态学滤除孤立噪声和提取边界

3．3 边缘检测法提取输电线边缘

3．3．1 常用的边缘检测算子

3．3．2 改进的Canny检测算法

3．3．3 结果分析

3．4 本章小结

第四章 基于干扰模型的输电线断股诊断方法

4．1 输电线的图像特性及模型

4．2 断股诊断的主流程

4．3 输电线交叉模型的排除

4．3．1 Hough变换提取输电线

4．3．2 Hough变换对输电线倾斜校正

4．4 异物附着模型的排除

4．4．1 投影法定位异常区域

4．4．2 输电线的宽度变化分析

4．5 基于Freeman链码的断股诊断方法

4．5．1 Freeman链码

4．5．2 断股诊断准则

4．5．3 实验结果验证

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果及其他

致谢