电力线路巡检系统信息分析软件的设计与实现

基于图像处理技术和数据库技术,提出了架空输电线路机器人巡检系统分析图像数据、检测故障隐患的处理流程,以及故障信息的保存管理方案,介绍了图像信息处理软件分析可见光图像和红外图像、获取故障特征值的过程,使用符合行业标准的检测方法对故障特征值进行判断,并形成可视化故障检测报告。该软件可以对红外图像进行自动化处理,并在少量人工辅助的条件下对可见光图像进行处理,提高了基于图像的架空输电线路故障检测的自动化处理程度。     

基于局部上下文信息的电力线提取算法

从无人机采集的具有复杂背景的可见光航拍图像中准确提取电力线是极具挑战的任务,因而提出了一种新的基于局部上下文信息的检测算子(detector based on local context information, DLCI)。首先,基于电力线在航拍图像中局部特殊的语义特征设计具有空间对称结构的DLCI算子,并分别定义特征同质性能量函数H_1和特征异质性能量函数H_2,利用H_1和H_2实现对电力线像素点的初步筛选。然后,定义电力线空间局部一致性响应函数H_3实现对电力线像素的提取。最后,采用基于包络线分段拟合(envelope-based piecewise fitting, EPF)算法实现对电力线的拟合。实验结果表明,所提算法在多种航拍场景下均能实现对电力线的准确提取,不仅兼顾建模简单和相对高精度的优点,而且具备一定程度的算法稳定性,具有较高的工程应用价值。     

一种自动化三维乳腺超声全景图的自动拼接算法

自动化三维乳腺超声(ABUS)设备因受探头尺寸的限制而导致其成像视野有限。通过将其不同视野的图像数据进行拼接实现了对乳腺组织的全景超声检查。算法首先采用自动定位乳头位置的算法来识别和标记ABUS图像中的乳头位置;其次将乳头位置指定为后续拼接算法的特征匹配点,通过匹配特征点对图片进行融合,从而完成对ABUS乳腺超声全景图的自动拼接。结果表明,本算法可有效地自动拼接ABUS乳腺超声全景图,无需人工干预,医生可通过全景图对乳腺癌筛查病例实现更为准确和客观地诊断,具有非常重要的临床应用价值。     

风机叶片无人机红外热图像拼接方法

针对风机叶片红外图像拼接困难的问题,提出了一种基于无人机速度信息的风机叶片红外图像拼接方法。首先,利用U-net网络预测获得叶片掩膜图像,从而去除冗余的背景信息;其次,计算平移、旋转、缩放参数使拼接图像配准;最后,使用Multiband Blend算法对拼接图像进行融合,消除视场与光照变化引起的拼缝。实验结果表明,本文提出的方法在拼接处x梯度方向上的RMSE小于SURF等传统图像拼接方法,拼接成功率达97.8%,并成功获取风机叶片红外全景图。将Multiband Blend算法应用于叶片红外图像融合,结果表明融合后图像拼接处RMSE显著降低,过渡更加平滑。     

基于双目鱼眼相机的柱状投影全景行车记录仪

针对全景行车记录场景,利用2个相背对放置的鱼眼相机所拍摄的视频拼接得到全景视频.首先基于OcamCalib对鱼眼相机进行标定,通过鱼眼图像的柱面映射,实现畸变校正而得到柱面图像,对两帧柱面图像进行SIFT特征点提取,用RANSAC算法去除误匹配并求解两张图像间的单应性矩阵,最后用线性加权法融合两帧柱面图,得到全景图.本实验使用柱面投影,符合人眼的视觉特效,并且相对于平面投影,保留了更多的视场信息,能够帮助驾驶员观察到更多的重要信息.     

基于红外与可见光图像信息融合的绝缘子污秽等级识别

绝缘子污秽等级的准确识别是污闪防治的有效途径。红外和可见光图像分别表征了污秽绝缘子的表面温度和色彩分布,可从不同角度反映绝缘子的污秽状态,该文提出了基于红外和可见光图像信息融合的绝缘子污秽等级识别方法。建立并求解了湿污绝缘子发热数学模型,得到了绝缘子表面温度分布;通过实验获取绝缘子红外及可见光图像,经图像分割后,提取了绝缘子盘面红外与可见光特征并用Fisher判别法进行选择;将选出的特征与环境湿度、照度组合成为特征向量,并使用贝叶斯决策理论对其进行特征级信息融合,识别绝缘子污秽等级;最后对现场样本进行了识别。实验结果显示,图像信息融合提高了绝缘子污秽等级识别准确率,现场测试结果准确,为准确识别现场绝缘子污秽等级提供了新方法。     

一种改进的快速全景图像拼接算法

全景图拼接是将具有共同部分的多幅图像进行组合,实现一幅全景图的过程.针对基于传统SIFT(scale-invariant feature transform)算法全景拼接中的特征点匹配计算消耗时间过长和存在冗余错误的不足提出了改进.其中,传统算法的特征点匹配计算是基于KD-tree算法的树结构,由近及远地逐个查找并计算特征点的匹配度;改进后的最近邻搜索算法(best-bin-first,BBF)是先根据每个特征点的多维度分量特性对其进行优先级排序,查询时总是从优先级高的开始,来提高匹配计算效率.冗余错误问题则是通过随机采样一致算法(RANSAC)的优化迭代计算错误概率,代替传统方法的阈值筛选法来减低错误匹配点的出现次数.实验中分别对简单纹理图像和复杂纹理图像进行了拼接实验并与原算法比较,证明本算法的拼接精度和时效性的提升.     

采用CT域HMT模型的变电设备红外和可见光图像融合

将变电设备的红外图像和可见光图像融合可大大提高热故障定位的准确度。鉴于小波变换缺乏方向信息,且不能为2维图像提供理想的稀疏表达,同时考虑到边缘特征在图像融合中的重要性,提出了一种基于轮廓波变换(contourlet transform,CT)域隐马尔可夫树(hidden Markov tree,HMT)模型的红外和可见光图像融合算法。利用所提出的算法,完成了某500kV变电站设备的红外和可见光图像融合。融合结果表明,该算法由于采用期望最大(expectation maximization,EM)算法对CT分解得到的高频系数进行HMT建模且设计了一种利用Canny算子进行边缘检测的融合规则,所以可在保留更多细节信息的同时,能得到更加光滑细腻的融合图像;融合结果的均值、标准差、平均梯度和信息熵等统计指标均有明显改善。该算法为变电设备的智能检测与识别提供了量化依据和指导。     

基于红外成像技术的电气设备故障检测

以往电气设备故障检测所采用的信号处理方法为提取信号特征进行故障检测,无法实现故障的区域检测,缺乏故障等级的有效判断,检测结果具有检测准确度低、结果不稳定的缺点。因此,提出基于红外成像技术的电气设备故障检测方法,其通过红外摄像仪检测电气设备红外图像的温度值后,以灰度图像替代红外图像获得阈值的强度信息矩阵,提取电气设备红外图像的灰度值。根据温度与灰度的映射关系,采用相对温差法对红外图像高温区域进行提取。基于电气设备红外图像高温区域,进行故障区域面积与故障区域质心的计算,获得红外图像的故障区域特征,通过灰度和温度的对应关系,反推电气设备故障区域质心的温度,运用绝对温差法确定电气设备故障等级。实验结果说明:所提方法具有较高的检测准确度和稳定性。     

基于电力线载波的低压配电网拓扑结构检错模型

由于低电压配电网受到电力线载波差异性特征量影响,导致检错稳定性以及可靠性降低,提出基于电力线载波的低压配电网拓扑结构检错模型。构建电力线载波信号模型,通过信号检波分析电力线载波信号特征;结合信号增强算法增强载波信号滤波,分析电导频率分布特征;结合频谱分量检测方法,融合电力线载波信息,通过配电网拓扑结构特征分析进行检错处理;结合电力线载波的差异性特征量,诊断电网拓扑结构的故障,建立低压配电网拓扑结构的检错分析和故障诊断模型,通过谐振电感和谐振电容的输出特征分布,实现低压配电网拓扑结构的检错分析。仿真结果表明,低压配电网拓扑结构检错处理的稳定性和可靠性较高,提高了低压配电网拓扑结构的安全稳定运行和运维管理能力。     

激光雷达直升机巡线技术的现状与应用前景

在我国的直升机巡线试验中, 多采用红外线摄影仪、数码摄像机、高分辨望远镜、可见光录像机等设备作为观测工具。但无论是多光谱还是热红外技术, 空间定位的量测精度均不高, 而且获得的多源数据大多分开处理。激光雷达系统可以克服这些缺点, 它是利用激光脉冲来获得被检测对象的相关信息, 同时它还集成了数字量测相机, 可以生成数字正射影象, 满足测图量测的要求。机载激光扫描数据包括2 方面的信息:一是激光扫描仪与地面各点的距离; 二是回波强度, 即地物反射率信号。利用这2 种信号可以区分植被、建筑物、电力线和杆塔等不同的地物。激光雷达系统在国外电网维护中已经得到了广泛的应用, 在国内电力线路设计中已有应用, 用于电网维护尚处于探索阶段。     

基于光纤复合架空地线通信的输电线路在线巡视系统

研发基于光纤复合架空地线（optical fiber composite overhead ground wire,OPGW）通信的输电线路在线巡视系统。该系统按照电力部门输电巡维类标准化作业指导书的要求,基于各个杆塔的可视监控、红外成像等功能和光纤通信的信息集成,实现可替代人工巡视的输电线路在线巡视。该系统由杆塔终端系统、后台监控主机系统以及光纤通信系统组成。为保证每杆塔终端采集的可见光视频图像、红外图像等海量监测数据的可靠实时传输,系统结合OPGW光单元的接续引下新技术并基于以太网无源光网络实现每杆塔终端与后台主机系统的光纤通信。该系统作为线路巡视的新手段,可满足电力生产部门对输电线路及其设备日常巡视和安全预警的要求。     

基于证据理论和信息熵的消弧线圈接地电网融合选线方法

提出一种消弧线圈接地电网单相接地故障融合选线方法。该方法综合运用首半波、有功分量和暂态量故障特征,采用证据理论和信息熵实现融合选线。构造了定量反映线路似为故障线路程度的故障测度算法,建立了以故障测度和信息熵表示的基本信度分配函数,实现了多故障特征的证据融合选线。仿真和实测数据验证了本文选线方法的有效性,表明提出的证据融合选线方法可极大地提高选线的准确性和适应性。     

无人飞行器巡检输电线路的杆塔和导线跟踪算法

研制了一种无人飞行器(UAV)巡线系统,利用可见光相机、红外热像仪、紫外成像仪对输电线路、杆塔、绝缘子等输电设备进行综合检测。提出了一种杆塔和导线跟踪算法,在已知UAV当前位置以及巡检线路中杆塔GPS信息的前提下,利用由GPS信息快速计算两点间距离的算法和地理坐标系转换,计算出相机对于杆塔和导线的理想拍摄角度,进一步对云台角度进行自动调节,实现巡线过程中对杆塔和导线的跟踪。同时,文中讨论了该算法对于GPS定位精度的要求,并通过试验证明了该算法的可行性。     

基于多尺度行波功率的T接线路故障识别方法

为提高T接输电线路故障识别算法的精确性与可靠性,提出了一种基于多尺度行波有功功率和概率神经网络的T接输电线路故障识别方法.基于S变换分别计算区内3个行波保护单元多频率下的初始行波平均有功功率,并以此组成T接输电线路故障特征向量样本集.建立概率神经网络故障识别模型,并利用T接线路故障特征样本集对其进行训练和测试,从而识别...     

多路径生成对抗网络的红外与可见光图像融合

生成对抗网络在红外与可见光图像融合领域受到广泛关注,但单路径进行融合容易丢失浅层信息、分支路特征提取 融合能力有限。提出一种基于多路径生成对抗网络的红外与可见光图像融合方法。在生成器端,利用源图像与导向滤波结 果构建3条输入路径提取更多源图像特征信息,以获得细节更丰富的融合图像;然后,卷积层加入掩码注意力机制模块,提升 显著信息的提取效率,引入密集连接和残差连接,在提升特征传递效率的同时可获取更多源图像重要特征信息。在鉴别器 端,采用双鉴别器估计红外与可见光图像的区域分布,避免单鉴别器网络丢失对比度信息的模态失衡问题。在 TNO 数据集 上进行了实验,实验结果表明,所提算法在5个客观评估指标上4项取得了最好结果,优于多数主流算法,在主观评估方面,所 提算法保留了更多的纹理细节信息,具有更好的视觉效果。     

基于格拉姆角场与ResNet的输电线路故障辨识方法

针对如何利用实际故障录波数据,提取和放大故障特征差异,开展故障类型与故障原因辨识的问题,提出了基于格拉姆角场与迁移学习-ResNet的输电线路故障辨识方法。首先,统计分析了输电线路故障类型和故障原因的分布特征,用于指导构建适用于类不平衡问题的故障分类器。然后,利用格拉姆角场变换将采集得到的故障电压、电流时序信号转化为格拉姆角场图像,放大故障特征差异,作为故障分类器的输入。进一步,将生成的图像集输入搭建好的故障分类器进行网络训练和测试,输出输电线路故障类型和故障原因。最后,完全采用真实故障录波数据开展了算例分析。结果表明：所提方法对故障类型的辨识准确率达到了97.51%,对故障原因的辨识准确率达到了94.23%。并且将训练的故障辨识网络迁移至其他地区时,仍然具有较好的故障辨识效果和泛化性能。所提方法为基于暂态波形数据驱动的故障辨识提供了新方法,可以用于实际电网的输电线路故障辨识。     

基于径向基概率神经网络的输电导线缺陷状态识别

输电导线作为承担电能传输任务的重要部件,及时发现其本体缺陷对指导维修避免重大电力事故的发生具有重要意义。考虑到无人机巡检中输电导线背景的复杂性和导线表面缺陷检测的困难度,提出一种基于径向基概率神经网络的输电导线缺陷状态识别方法。首先,依次采用加权色差法、最大类间方差法以及形态学滤波实现复杂背景下输电导线的准确分割。其次,将分割出的导线区域等距划分为10个导线子图像,通过Gabor滤波器获得输电导线8个角度、5个尺度的40幅纹理增强子图像,提取各个子图像的粗糙度、对比度和方向度3个纹理特征量,结合特征方差比筛选出10个强纹理特征;最后,将10个强纹理特征量作为径向基概率神经网络的输入,完成输电导线缺陷状态的识别。实验结果表明所提方法可以实现复杂背景下输电导线快速分割与缺陷状态的准确识别,为无人机巡检中输电导线的运行状态检测提供了新的思路。     

基于HHT小电流接地故障选线与在线故障定位方法

小电流接地系统发生单相接地故障,系统仍可运行1~2小时,要求在不断电的情况下,实现故障选线,并对故障进行定位。提出一种基于HHT小电流接地故障选线与在线故障定位的方法,利用奇异性检测法判断各线路在故障时刻的极性,实现故障选线,在线路参数未知的情况下,采用合闸时产生的操作过电压行波在线测量行波波速,单相接地故障发生后,利用HHT寻找电压行波瞬时频率突变时刻,并运用单端测距法实现对架空线、电缆和电缆-架空线混合线路故障定位。最后,对算例进行数值仿真,仿真结果验证了该方法的可行性和实用性。