(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210726115.3 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 国网浙江省电力有限公司双创中心 地址 310052 浙江省杭州市滨江区江晖路 701号B幢 申请人 国网浙江省电力有限公司电力科 学 研究院 (72)发明人 李特　谢知寒　曹俊平　周啸宇　 王少华　刘岩　姜凯华　陶瑞祥　 王振国　金涌涛　杨勇　赵琳　 (74)专利代理 机构 浙江翔隆专利事务所(普通 合伙) 33206 专利代理师 张建青 (51)Int.Cl. G06V 10/22(2022.01)G06V 20/40(2022.01) G06V 10/30(2022.01) G06V 10/34(2022.01) G06V 10/774(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06N 3/04(2006.01) (54)发明名称 一种基于日盲紫外成像的绝缘子放电区域 定位方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于日盲紫外成像的绝 缘子放电区域定位方法及系统。 目前的方法依靠 人工识别绝缘子紫外放电检测视频的放电光子， 进而判断放电是否存在及放电所处的位置， 并大 致判断放电所覆盖的设备表面区域的多少。 这一 方法依赖于试验 人员的主观判断， 同时由于紫外 放电呈现波动特征， 导致人员对放电覆盖区域的 判断误差较大。 本发明为一种利用图像帧叠加及 紫外图像处理的绝缘子放电区域定位方法及系 统， 其通过图像帧的叠加、 紫外光子数滤波和多 边形逼近得到紫外放电区域边界， 进而得到紫外 放电区域长度与绝缘子长度占比， 避免了试验人 员主观判断和紫外放电波动性带来的误差， 并可 大幅提升紫外放电数据处 理的工作效率。 权利要求书3页 说明书7页 附图4页 CN 115131542 A 2022.09.30 CN 115131542 A 1.一种基于日盲紫外成像的绝 缘子放电区域定位方法， 其特 征在于， 包括 步骤： a)收集设备资料， 获取绝 缘子结构高度； b)对在运 绝缘子进行紫外测试， 获取绝 缘子紫外成像视频； c)利用HSV色彩模型对紫外成像视频帧进行预处理， 将RGB颜色空间图像转为HSV颜色 空间图像； d)从紫外成像视频中抽取连续或者均匀间隔的N帧， 对N帧图像进行叠加， 得到N帧累加 的紫外光子数分布散点图， 即初始的紫外放电区域； e)对紫外光子数分布散点图使用均值滤波实现紫外放电区域的平滑 处理， 对目标像素 即光子所在位置的像素及周边像素 取平均值， 再进行目标像素填充、 孤立 光子消除处 理； f)对步骤e)得到的结果， 使用多边形逼近的方法将紫外放电区域进行轮廓包围， 使得 不规则的区域 规则化； g)求出每个紫外放电区域的最小外接多边形轮廓后， 计算对应紫外放电区域的轮廓面 积、 轮廓周长和最大对角线长度， 上述参数均以像素点数计数， 并统计轮廓区域内放电光子 数的数量； h)标注好绝缘子图像样本， 采用目标检测算法建立紫外成像视频中绝缘子的检测模 型， 对紫外成像视频帧进行绝缘子的旋转 目标检测， 返回紫外视频帧中绝缘子外接矩形 的 位置信息； i)通过放电区域最小外接多边形顺绝缘子方向的长度计算紫外放电区域在绝缘子表 面的长度占比。 2.根据权利要求1所述的绝缘子放电区域定位方法， 其特征在于， 步骤e)中， 所述的均 值滤波为在散点图中选择(2n +1)×(2n+1)的窗口， n≥1， 点(x， y)的平均滤波值计算公 式如 下： 其中， (x,y)为散点图中散点的空间坐标， 坐标单元为像素； P(i,j)为某一空间位置的 原始紫外光子数， p(x,y)为经 过均值滤波处 理之后该空间位置的光子数。 3.根据权利要求1所述的绝缘子放电区域定位方法， 其特征在于， 步骤e)中， 所述的目 标像素填充为对滤波平滑后的图像进 行形态学闭运算， 以填平放电区域内光子之 间的小裂 缝、 间断和小孔， 对于图像X和结构元 素S， 闭运 算的公式为： 其中， 结构元 素S为3×3的内核矩阵， 锚点 位于矩阵中心。 4.根据权利要求1所述的绝缘子放电区域定位方法， 其特征在于， 步骤e)中， 所述的孤 立光子消除处理为通过开运算消除孤立的小点和毛刺， 从而进一步消除图像X的噪声， 进 行 开运算的公式为： 其中， 结构元 素S为3×3的内核矩阵， 锚点 位于矩阵中心。 5.根据权利要求1所述的绝缘子放电区域定位方法， 其特征在于， 步骤h)中， 所述紫外权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115131542 A 2成像视频中绝 缘子的检测模型通过以下步骤建立： h1)对绝缘子图像样本进行 预处理， 形成符合标准的图像数据集； h2)对经步骤h1)处理后的绝缘子图像样本进行数据集扩充； 利用标注工具， 通过矩形 框标注绝 缘子图像中的绝 缘子区域， 基于位置信息， 形成与图像一 一对应的标签文本； h3)经步骤h2)标注好的绝缘子图像作为样本， 利用目标检测算法训练卷积神经网络， 根据训练调节参数获得绝 缘子检测模型， 得到绝 缘子外接矩形。 6.根据权利要求1所述的绝缘子放电区域定位方法， 其特征在于， 步骤i)中， 所述的长 度占比按下式计算： 其中， L为绝缘子总长， li为某一放电区域顺绝缘子方向长度， P为紫外放电区域在绝缘 子表面的长度占比。 7.一种基于日盲紫外成像的绝 缘子放电区域定位系统， 其特 征在于， 包括： 绝缘子高度获取 单元： 收集设备资料， 获取绝 缘子结构高度； 绝缘子紫外成像视频获取单元： 对在运绝缘子进行紫外测试， 获取绝缘子紫外成像视 频； 视频帧预处理单元： 利用HSV色彩模型对紫外成像视频帧进行预处理， 将RGB颜色空间 图像转为HSV颜色空间图像； 初始紫外放电区域获取单元： 从紫外成像视频中抽取连续或者均匀间隔的N帧， 对N帧 图像进行叠加， 得到N帧累加的紫外光子数分布散点图， 即初始的紫外放电区域； 紫外放电区域平滑 处理单元： 对紫外光子数分布散点图使用均值滤波实现紫外放电区 域的平滑处理， 对目标像素即光子所在位置的像素及周边像素取平均值， 再进行目标像素 填充、 孤立 光子消除处 理； 图形规则化处理单元： 使用多边形逼近的方法将经平滑 处理后的紫外放电区域进行轮 廓包围， 使得不 规则的区域 规则化； 放电光子数计算单元： 求出每个放电区域的最小外接多边形轮廓后， 计算对应放电区 域的轮廓面积、 轮廓周长和最大对角线长度， 上述参数均以像素点数计数， 并统计轮廓区域 内放电光子数的数量； 绝缘子检测模型构建单元： 标注好绝缘子 图像样本， 采用目标检测算法建立紫外成像 视频中绝缘子的检测模型， 对紫外成像视频帧进行绝缘子的旋转 目标检测， 返回紫外视频 帧中绝缘子外接矩形的位置信息； 长度占比计算单元： 通过放电区域最小外接多边形顺绝缘子方向的长度计算紫外放电 区域在绝 缘子表面的长度占比。 8.根据权利要求7所述的绝缘子放电区域定位系统， 其特征在于， 所述的紫外放电区域 平滑处理单元中， 所述的均值滤波为在散点图中选择(2n+1) ×(2n+1)的窗口， n≥1， 点(x， y)的平均滤波值计算公式如下：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115131542 A 3