直升机巡检输电线路中绝缘子图像的分割方法

论文摘要

直升机巡检输电线路具有高效、快捷、可靠、不受地域影响等优点。巡检中所获取的绝缘子图像为智能化故障诊断提供了数据来源。绝缘子作为输电线路中重要部件时常发生损坏,严重威胁输电线路的安全运行。当前,很难找到一种通用的图像分割方法,并且复杂背景下的绝缘子图像分割问题仍未得到解决。因此,本文研究了绝缘子图像的分割方法,得到的分割结果为后续的绝缘子故障判断提供了依据。针对绝缘子图像的特性,就绝缘子的分割提出以下的解决方法:本文图像按绝缘子颜色分为蓝色绝缘子图像和黑色绝缘子图像。针对蓝色绝缘子图像,通过倾斜校正和投影的方法,对图像中蓝色绝缘子进行区域定位,得到仅包含绝缘子部分的较小范围的区域,去除了非绝缘子区域对图像分割的影响,为下一步的图像分割缩小范围。对区域定位结果图像,利用HSI颜色空间饱和度分量和最大类间方差法进行分割,分割结果精确。于此同时,对于蓝色绝缘子图像的分割,本文提出了另一种方法。根据蓝色绝缘子的颜色特点,得出HSI颜色空间满足图像分割的要求;并对色调分量所具有的特点,提出了色调直方图折叠法,可以有效减少对背景的误分割。分割方法上选取最大类间方差法的阈值分割。对于单个色调或饱和度分量图像分割结果中的不足,提出将两者的分割结果求交集,经形态学处理后得到最终的分割结果。对于黑色绝缘子图像的分割,文中分析得出黑色绝缘子的饱和度较小,利用HSV颜色空间中的饱和度分量,接着采用最大类间方差法,并结合直方图特性对其阈值进行修正,绝缘子部分可以较完整的获取。对于塔架、导线等区域因其饱和度也较小,为了解决绝缘子和这些干扰物的分割问题本文使用了主分量分析对绝缘子进一步分割。本文通过上述方法根据不同的情况,分析选取不同的分割方法对绝缘子图像进行分割,取得较好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源及选题
• 1.1.1 直升机巡检输电线路概况
• 1.1.2 论文选题
• 1.2 国内外的发展及研究现状
• 1.2.1 直升机巡检输电线路的发展及研究现状
• 1.2.2 图像分割技术的发展及研究状况
• 1.3 论文的主要工作及组织结构
• 第2章 彩色图像分割概述
• 2.1 图像分割的定义及彩色图像分割原理
• 2.1.1 图像分割的定义
• 2.1.2 彩色图像分割原理
• 2.2 颜色空间
• 2.2.1 RGB颜色空间
• 2.2.2 由RGB空间线性变换得到的空间
• 2.2.3 由RGB空间非线性变换得到的空间
• 2.2.4 颜色空间的比较
• 2.3 图像分割方法
• 2.3.1 直方图阈值法
• 2.3.2 特征空间聚类法
• 2.3.3 区域生长及区域分裂法
• 2.3.4 边缘检测法
• 2.4 彩色图像分割的关键问题
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于区域定位的蓝色绝缘子图像的分割
• 3.1 绝缘子图像类型的判定
• 3.1.1 蓝色绝缘子图像的特征分析
• 3.1.2 蓝色绝缘子采样及统计
• 3.1.3 相似性度量
• 3.1.4 绝缘子图像类型判定及实验结果
• 3.2 蓝色绝缘子图像区域定位
• 3.2.1 投影法区域定位
• 3.2.2 绝缘子图像的倾斜校正
• 3.2.3 区域定位方法实验结果
• 3.3 区域定位结果图像的分割
• 3.3.1 分割方法及实验结果
• 3.3.2 对区域定位的图像分割的总结
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于HSI颜色空间的蓝色绝缘子图像的分割
• 4.1 蓝色绝缘子图像颜色空间的选取
• 4.1.1 蓝色绝缘子图像HSI颜色空间分析
• 4.1.2 色调直方图折叠法
• 4.2 蓝色绝缘子图像分割
• 4.2.1 分量图像的分割方法
• 4.2.2 分量图像分割结果的融合
• 4.2.3 分割结果的形态学处理
• 4.3 实验结果及分析对比
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于主分量分析的黑色绝缘子图像的分割
• 5.1 黑色绝缘子图像颜色空间的选取
• 5.2 基于最大类间方差法阈值修正的初分割
• 5.3 主分量分析及二次分割
• 5.3.1 主分量分析在图像分割中的应用
• 5.3.2 彩色图像主分量分析的实现
• 5.3.3 主分量分析表示图像的优缺点
• 5.3.4 二次分割中主元的选取
• 5.4 实验流程及结果
• 5.5 本章小结
• 第6章 MATLAB实验平台及VC++系统实现
• 结论
• 1 本文结论
• 2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历