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直升机巡检输电线路锈蚀缺陷识别方法研究

作　者: 张洪才
导　师: 安居白
学　校: 大连海事大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 锈蚀 超红色法 最小二乘拟合 几何特征
分类号: TM755
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


输电线路穿越的地理环境复杂,应用直升机巡检输电线路已成为电力发展的需要。输电线路由架空导地线、绝缘子、金具、杆塔、基础和接地装置等部件组成,长期运行在野外,受到各种恶劣环境的侵蚀,使得输电线路导线、地线、金具、杆塔和基础等在腐蚀环境下受到严重的破坏,布满锈迹,对输电线路的安全运行产生重要的影响。对于输电线路锈蚀缺陷的快速正确的识别是输电线路缺陷检测的一个重要方面。近些年来随着计算机技术的不断发展,对于进行直升机巡检的智能化要求越来越高,基于图像处理技术的输电线路缺陷识别是现今直升机巡检的一个发展方向。本文应用课题组提供的直升机巡检输电线路的缺陷图像,针对输电线路锈蚀缺陷,分析锈蚀特点及图像背景,利用图像不同空间下的锈蚀图像的特点,提取图像的特征量进行分析,判断图像是否存在锈迹。针对航拍图像的复杂性及锈迹特点,将存在锈迹的彩色图像转化为灰度图像,对比不同图像灰度化方法,应用本文提出的超红色法对锈迹图像进行灰度化效果较好,本文针对灰度化图像阈值分割方法中存在的误差,应用多张锈迹灰度图像进行最小二乘拟合,根据拟合数据确定了锈迹缺陷的分割阈值范围,用分割阈值范围约束最大类间方差法确定的阈值对图像进行分割,对分割后锈迹区域进行形态学处理,提取分割区域几何特征,去除分割出的非锈迹区域,将锈迹区域在彩色图像中标记为红色,并通过几何特征分析确定锈蚀的部件,实现输电线路锈蚀缺陷识别系统,分析锈蚀缺陷识别精度及算法的运行效率,锈蚀缺陷部件识别精度在75%以上,算法的运行时间在11秒左右。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 课题研究背景及研究意义  9-10
  1.2 国内外发展现状  10-13
  1.3 课题来源及研究内容  13-14
第2章 图像预处理与锈蚀图像区分  14-32
  2.1 图像处理与计算机视觉概述  14-15
  2.2 锈蚀图像分析  15-17
    2.2.1 图像文件格式与分析  15-16
    2.2.2 锈蚀部件分析  16-17
  2.3 图像预处理  17-24
    2.3.1 直方图均衡化  17-20
    2.3.2 均值滤波  20-22
    2.3.3 中值滤波  22-23
    2.3.4 滤波分析  23-24
  2.4 锈蚀图像区分  24-32
    2.4.1 RGB彩色空间  25-26
    2.4.2 HSI彩色空间  26-27
    2.4.3 彩色空间下锈蚀图像区分  27-32
第3章 锈蚀缺陷图像灰度化及分割  32-62
  3.1 图像灰度化  33-39
    3.1.1 主成分分析法  33-35
    3.1.2 直接法及各分量灰度图像  35-36
    3.1.3 色度法  36-37
    3.1.4 超红色法  37-38
    3.1.5 对比分析及延伸应用  38-39
  3.2 常用阈值分割方法  39-45
    3.2.1 迭代法  40-43
    3.2.2 最大类间方差法  43-45
  3.3 最小二乘拟合阈值范围约束最大类间方差法  45-52
    3.3.1 最小二乘拟合  46-48
    3.3.2 数据拟合结果与分析  48-50
    3.3.3 阈值分析  50-52
  3.4 实验结果对比分析  52-55
  3.5 图像分割的后处理  55-62
    3.5.1 二值分割图像形态学处理  55-58
    3.5.2 连通区域标记  58-59
    3.5.3 孔洞填充  59-60
    3.5.4 锈迹区域的轮廓跟踪  60-62
第4章 基于形状特征的锈蚀部件特征提取与标识  62-72
  4.1 图像形状特征描述  62-64
  4.2 锈蚀部件几何特征提取与识别  64-69
  4.3 锈蚀标记  69-72
第5章 输电线路锈蚀缺陷识别方法分析与系统实现  72-77
  5.1 图像锈蚀判断与识别实验结果分析  72-73
  5.2 锈蚀识别方法时间分析  73-74
  5.3 输电线路锈蚀缺陷识别系统  74-77
第6章 总结与展望  77-78
  6.1 论文总结  77
  6.2 论文展望  77-78
参考文献  78-80
致谢  80-81
研究生履历  81

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 线路及杆塔 > 线路检修
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