CN114973007A - 基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法 - Google Patents

基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法 Download PDF

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CN114973007A CN202210924245.8A CN202210924245A CN114973007A CN 114973007 A CN114973007 A CN 114973007A CN 202210924245 A CN202210924245 A CN 202210924245A CN 114973007 A CN114973007 A CN 114973007A
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Abstract

本发明涉及图像数据处理技术领域，具体涉及一种基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法。该方法得到高压线缆俯拍灰度图像后，在灰度图像中获取不同点对构建方向上的灰度共生矩阵，以不同灰度共生矩阵中两点灰度值均为高压线缆区域灰度值的点对出现的概率大小，确定高压线缆在各方向上分布的可能性，然后在各点对构建方向上分别得到灰度值为高压线缆区域灰度值的灰度游程矩阵并计算各个灰度游程矩阵总长度，以各点对构建方向对应的灰度游程矩阵总长度，计算正常和实际情况下高压线缆在非最大可能位于的方向上的总长度，比较两种总长度的关系，完成断线判断。该方法不需人工现场作业，拍摄得到高压线缆俯拍图像后自动化判断，断线监测安全、高效。

Description

基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法
技术领域
本发明涉及图像数据处理技术领域，具体涉及一种基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法。
背景技术
从第二次工业革命后进入电气时代开始，电能逐渐成为日常生活中不可或缺的部分。现阶段的发电方式仍以火力发电为主，辅以水力、风力发电以及核电站，多种发电方式在电能传输的时候都采用高压电缆传输，长距离、大范围的高压电缆铺设在荒郊地区，高压电线一旦发生段落，由于其过高的电压，往往断落点20米范围内禁止人员进入，但同时又因高压电缆承担着电力输送的重要任务，如果不能及时发现可能会造成不可估量的损失。
所以，现有技术存在着需安全、高效地完成高压电缆断线监测的需求。
发明内容
为安全、高效地完成高压电缆断线监测，本发明提供了一种基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法，所采用的技术方案具体如下：
本发明的一种基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法，包括以下步骤：
采集高压线缆俯拍图像并灰度化处理，对所得灰度图像进行前景分割，将高压线缆所在的前景区域灰度值置为1，背景区域灰度值置为0，得到二值图；
在二值图中分别以0°的水平方向构建点对并对应得到第一灰度共生矩阵，以45°的正对角线方向构建点对并对应得到第二灰度共生矩阵，以90°的垂直方向构建点对并对应得到第三灰度共生矩阵，以135°的反对角线方向构建点对并对应得到第四灰度共生矩阵；
依次计算第一到第四种灰度共生矩阵中点对（1，1）出现的概率值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 505407DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
以及
Figure 528727DEST_PATH_IMAGE004
，将四种概率值按从大到小的顺序排序后得到四种概率值对应的四种点对构建方向的排序顺序，并将排序后的四种点对构建方向依次记为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 363828DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 971044DEST_PATH_IMAGE008
；
按照点对构建方向
Figure 755460DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 808735DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 927870DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 413209DEST_PATH_IMAGE008
，在二值图上分别得到四种灰度值为1的灰度游程矩阵，然后计算四种灰度游程矩阵的总长度
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 756859DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE011
及
Figure 590823DEST_PATH_IMAGE012
，并计算得到高压线缆分布方向角度值或者高压线缆分布方向角度值的补角
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE013
，由
Figure 134937DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 404726DEST_PATH_IMAGE009
以及
Figure 944160DEST_PATH_IMAGE013
计算高压线缆分布方向的长度，然后根据高压线缆分布方向的长度计算正常情况下高压线缆在
Figure 89971DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 714856DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 541998DEST_PATH_IMAGE008
三个方向上的总长度，由
Figure 201518DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 973689DEST_PATH_IMAGE011
及
Figure 39866DEST_PATH_IMAGE012
计算实际情况下高压线缆在
Figure 716703DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 433993DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 656026DEST_PATH_IMAGE008
三个方向上的总长度；
根据正常情况下以及实际情况下高压线缆在
Figure 458766DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 690027DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 524473DEST_PATH_IMAGE008
三个方向上的总长度判断高压线缆是否断线。
本发明的有益效果为：
本发明该种方法，通过俯拍得到高压线缆的图像并灰度化处理后，首先在灰度图像中获取了不同点对构建方向上的灰度共生矩阵，以不同灰度共生矩阵中两点灰度值均为高压线缆区域灰度值的点对出现的概率大小，确定了高压线缆在各个方向上分布的可能性由大到小的顺序，并继续在各个点对构建方向上分别得到灰度值为高压线缆区域灰度值的游程矩阵并计算对应的灰度游程矩阵总长度，以各个点对构建方向所对应的灰度游程矩阵总长度，计算正常情况下高压线缆在非最大可能位于的方向上的总长度，以及计算实际情况下高压线缆在非最大可能位于的方向上的总长度，比较两种情况下对应所得总长度的关系，完成高压线缆断线判断。该方法不需人工现场作业，整体过程在拍摄得到高压线缆俯拍图像后自动化完成，实现了安全、高效的高压电缆断线监测。
进一步的，计算四种灰度游程矩阵的总长度
Figure 166675DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 941865DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 960505DEST_PATH_IMAGE011
及
Figure 652386DEST_PATH_IMAGE012
的方法为：
计算构建角度值
Figure 685064DEST_PATH_IMAGE005
所对应的灰度游程矩阵的总长度：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE015
其中，
Figure 917856DEST_PATH_IMAGE009
为构建角度值
Figure 694182DEST_PATH_IMAGE005
所对应的灰度游程矩阵的总长度，
Figure 240570DEST_PATH_IMAGE016
为构建角度值
Figure 958996DEST_PATH_IMAGE005
所对应的灰度游程矩阵中的最长长度，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE017
表示长度k出现的次数；
按照构建角度值
Figure 158378DEST_PATH_IMAGE005
所对应的灰度游程矩阵的总长度的计算方法，分别计算得到构建角度值
Figure 456504DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 122977DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 28617DEST_PATH_IMAGE008
所对应的灰度游程矩阵的总长度
Figure 780541DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 695407DEST_PATH_IMAGE011
及
Figure 219317DEST_PATH_IMAGE012
。
进一步的，计算高压线缆分布方向角度值或者高压线缆分布方向角度值的补角
Figure 748387DEST_PATH_IMAGE013
的方法为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE019
其中，
Figure 394132DEST_PATH_IMAGE013
表示高压线缆的分布方向角度值或分布方向角度值的补角，
Figure 96378DEST_PATH_IMAGE003
表示第三灰度共生矩阵中点对（1，1）出现的概率值，
Figure 19334DEST_PATH_IMAGE001
表示第一灰度共生矩阵中点对（1，1）出现的概率值。
进一步的，由
Figure 739814DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 263068DEST_PATH_IMAGE009
以及
Figure 722999DEST_PATH_IMAGE013
计算高压线缆分布方向的长度，然后根据高压线缆分布方向的长度计算正常情况下高压线缆在
Figure 952992DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 886182DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 585148DEST_PATH_IMAGE008
三个方向上的总长度的方法为：
（1）、如果
Figure 632126DEST_PATH_IMAGE020
，高压线缆分布方向范围为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE021
，此时高压线缆分布方向的长度为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 778942DEST_PATH_IMAGE024
表示
Figure 148613DEST_PATH_IMAGE020
时高压线缆分布方向的长度；
由长度
Figure 334874DEST_PATH_IMAGE024
，确定正常情况下高压线缆在
Figure 117367DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 587532DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 613256DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度：
Figure 270503DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE027
表示正常情况下且
Figure 328457DEST_PATH_IMAGE020
时高压线缆在
Figure 656058DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 39635DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 997227DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度；
（2）、如果
Figure 124451DEST_PATH_IMAGE028
，电缆分布方向范围为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE029
，此时高压线缆分布方向的长度为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE031
其中，
Figure 159754DEST_PATH_IMAGE032
表示
Figure 979811DEST_PATH_IMAGE028
时高压线缆分布方向的长度；
由长度
Figure 877229DEST_PATH_IMAGE032
，确定正常情况下高压线缆在
Figure 355615DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 654878DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 383187DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度：
Figure 518633DEST_PATH_IMAGE034
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE035
表示正常情况下且
Figure 705770DEST_PATH_IMAGE028
时高压线缆在
Figure 344693DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 568869DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 172370DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度；
（3）、如果
Figure 195821DEST_PATH_IMAGE036
，电缆分布方向范围为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE037
，此时高压线缆分布方向的长度为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE039
其中，
Figure 797573DEST_PATH_IMAGE040
表示
Figure 192651DEST_PATH_IMAGE036
时高压线缆分布方向的长度；
由长度
Figure 289307DEST_PATH_IMAGE040
，确定正常情况下高压线缆在
Figure 850870DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 979232DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 545211DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度：
Figure 876967DEST_PATH_IMAGE042
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE043
表示正常情况下且
Figure 964525DEST_PATH_IMAGE036
时高压线缆在
Figure 166968DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 903848DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 972167DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度；
（4）、如果
Figure 141112DEST_PATH_IMAGE044
，电缆分布方向范围为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE045
，此时高压线缆分布方向的长度为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE047
其中，
Figure 840471DEST_PATH_IMAGE048
表示
Figure 420357DEST_PATH_IMAGE044
时高压线缆分布方向的长度；
由长度
Figure 975972DEST_PATH_IMAGE048
，确定正常情况下高压线缆在
Figure 745345DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 437226DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 450663DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度：
Figure 41044DEST_PATH_IMAGE050
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE051
表示正常情况下且
Figure 722430DEST_PATH_IMAGE044
时高压线缆在
Figure 3239DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 206818DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 474376DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度。
进一步的，由
Figure 100398DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 517604DEST_PATH_IMAGE011
及
Figure 875773DEST_PATH_IMAGE012
计算实际情况下高压线缆在
Figure 627697DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 542564DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 60614DEST_PATH_IMAGE008
三个方向上的总长度的方法为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE053
其中，
Figure 245477DEST_PATH_IMAGE054
表示实际情况下高压线缆在
Figure 235429DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 937675DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 581670DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度。
进一步的，根据正常情况下以及实际情况下高压线缆在
Figure 297954DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 290049DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 546718DEST_PATH_IMAGE008
三个方向上的总长度判断高压线缆是否断线的方法为：
判断
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE055
与
Figure 245553DEST_PATH_IMAGE054
之间的大小关系，如果
Figure 913164DEST_PATH_IMAGE056
，表明二值图中灰度游程长度异常，存在高压线缆断线故障，
Figure 143288DEST_PATH_IMAGE055
为
Figure 184406DEST_PATH_IMAGE027
、
Figure 613114DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 451625DEST_PATH_IMAGE043
以及
Figure 434625DEST_PATH_IMAGE051
中的其中一个，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE057
为误差允许值。
进一步的，得到二值图后，对二值图进行形态学膨胀运算。
附图说明
图1是本发明该种基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明的一种基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法进行详细说明。
方法实施例：
本发明的一种基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法实施例，其整体流程如图1所示，具体过程如下：
1、采集高压线缆俯拍图像并进行灰度化处理，对所得灰度图像进行前景分割并得到二值图。
本实施例中利用无人机对高压线缆进行航拍，得到拍摄范围内高压电线的俯拍图像，两个高压电缆架之间的电缆都满足平行关系，航拍得到的俯拍图像上，电缆部分应是数条平行且连续的直线，利用无人机对每两个高压电缆架之间的线缆进行拍摄。
对拍摄所得高压线缆俯拍图像进行灰度化处理，得到灰度图像，然后利用OTSU大津法对灰度图像进行自适应阈值分割，由于高压线缆相较于图像中其他部位颜色较深，灰度值较小，所以利用大津阈值分割法对灰度图像进行分割提取后，便可确定与高压线缆对应的前景部分。在确定灰度图像的前景部分后，将前景部分的灰度值置为1，其余部分的灰度值置为0，得到二值化处理后的二值图，其中灰度值为1的前景部分即为二值图中的目标区域，也即高压线缆所在区域。
2、分别按照不同的点对构建方向对二值图进行点对构建，并生成与点对构建方向种类数相同的若干种灰度共生矩阵，根据每种灰度共生矩阵中两点灰度值都为二值图中目标区域灰度值的点对出现的概率，完成高压线缆延伸方向的判断。
考虑到二值图中可能存在的噪声，本实施例在对二值图构建灰度共生矩阵之前，还额外对二值图中的目标区域，也即高压线缆所在区域进行了膨胀运算，以消除目标区域中的噪声。
膨胀运算后，本实施按照四种点对构建方向构建二值图中像素点的点对，并在按照每种点对构建方向完成对二值图中像素点的点对构建后，对应生成该种点对构建方向下的二值图的灰度共生矩阵。
具体的，本实施例中通过设置不同差分值来实现对二值图中像素点按照不同构建方向的点对构建，当差分值为（1，0），则代表按照0°的水平方向构建点对，记该构建方向为第一方向，当差分值为（1，1），则代表按照45°的正对角线方向构建点对，记该构建方向为第二方向，当差分值为（0，1），则代表按照90°的垂直方向构建点对，记该构建方向为第三方向，当差分值为（-1，1），则代表按照135°的反对角线方向构建点对，记该构建方向为第四方向。
按照四个构建方向分别得到四个二值图的灰度共生矩阵，并将四个灰度共生矩阵中的点对（1，1）出现的概率或者说点对（1，1）在每个灰度共生矩阵的所有点对中的占比分别记为
Figure 688889DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 424632DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 247095DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 451811DEST_PATH_IMAGE004
，通过判断四个灰度共生矩阵中点对（1，1）的出现概率值
Figure 840592DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 915995DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 361889DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 53901DEST_PATH_IMAGE004
的最大值，便可确定高压线缆的大体分布方向，或者说延伸方向，具体判断如下：
Ⅰ、如果
Figure 774602DEST_PATH_IMAGE001
值最大，则表明高压线缆分布方向在-22.5°到22.5°的范围内，认为高压线缆的分布方向为0°的水平方向；
Ⅱ、如果
Figure 235670DEST_PATH_IMAGE002
值最大，则表明高压线缆分布方向在22.5°到67.5°的范围内，认为高压线缆的分布方向为45°的正对角线方向；
Ⅲ、如果
Figure 586886DEST_PATH_IMAGE003
值最大，则表明高压线缆分布方向在67.5°到112.5°的范围内，认为高压线缆的分布方向为90°的垂直方向；
Ⅳ、如果
Figure 500615DEST_PATH_IMAGE004
值最大，则表明高压线缆分布方向在112.5°到157.5°的范围内，认为高压线缆的分布方向为135°的反对角线方向。
将比较后的各个概率值按照由大到小的顺序排序，并将由大到小排序的各个概率值对应的构建角度值分别记为
Figure 775739DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 626668DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 633938DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 549811DEST_PATH_IMAGE008
。
3、按照不同的点对构建方向，在二值图上分别构建灰度值为二值图中目标区域灰度值的灰度游程矩阵，根据各个构建方向上灰度游程矩阵的总长度值之间的关系，判断是否存在断线异常。
由构建角度值
Figure 566308DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 47974DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 491725DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 894893DEST_PATH_IMAGE008
，则可分别在二值图上构建出灰度值为1的四个灰度游程矩阵，分别为
Figure 449502DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 726288DEST_PATH_IMAGE060
以及
Figure DEST_PATH_IMAGE061
，
Figure 527890DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 903508DEST_PATH_IMAGE062
、
Figure DEST_PATH_IMAGE063
以及
Figure 448759DEST_PATH_IMAGE064
分别表示各自对应灰度游程矩阵中的最长长度。
借助灰度共生矩阵初步确定了电缆在图像上的分布走向，由于经过膨胀运算，使得目标区域范围“变大”，则可以利用灰度共生矩阵中
Figure 108279DEST_PATH_IMAGE001
及
Figure 893833DEST_PATH_IMAGE003
的值，即高压线缆在水平方向上的分量以及垂直方向上的分量，利用反三角函数确定高压线缆的分布方向角度值或分布方向角度值的补角：
Figure 799822DEST_PATH_IMAGE019
其中，
Figure 961813DEST_PATH_IMAGE013
表示高压线缆的分布方向角度值或分布方向角度值的补角。
之所以
Figure 210261DEST_PATH_IMAGE013
表示高压线缆的分布方向角度值或分布方向角度值的补角，是因为由灰度游程矩阵所得的
Figure 432294DEST_PATH_IMAGE003
以及
Figure 579242DEST_PATH_IMAGE001
均为非负数，所以导致此处计算所得的
Figure 528612DEST_PATH_IMAGE013
值域范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE065
，但显而易见的是，高压线缆分布方向还包括
Figure 569250DEST_PATH_IMAGE066
，所以真正的高压线缆分布方向为
Figure 962185DEST_PATH_IMAGE013
或
Figure DEST_PATH_IMAGE067
，也即
Figure 989571DEST_PATH_IMAGE013
为高压线缆分布方向角度值或者高压线缆分布方向角度值的补角。
计算构建角度值
Figure 539370DEST_PATH_IMAGE005
所对应的灰度游程矩阵的总长度：
Figure 513142DEST_PATH_IMAGE015
其中，
Figure 326246DEST_PATH_IMAGE009
为构建角度值
Figure 385469DEST_PATH_IMAGE005
所对应的灰度游程矩阵的总长度，
Figure 676642DEST_PATH_IMAGE016
为构建角度值
Figure 567238DEST_PATH_IMAGE005
所对应的灰度游程矩阵中的最长长度，
Figure 301976DEST_PATH_IMAGE017
表示长度k出现的次数。
按照上述灰度游程矩阵的总长度计算方法，分别得到其余构建角度值所对应的灰度游程矩阵的总长度
Figure 829253DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 940429DEST_PATH_IMAGE011
及
Figure 934798DEST_PATH_IMAGE012
。
然后根据总长度值
Figure 840438DEST_PATH_IMAGE009
以及构建角度值
Figure 857941DEST_PATH_IMAGE005
，计算高压线缆分布方向的长度：
（1）、如果
Figure 241649DEST_PATH_IMAGE020
，则代表高压线缆分布方向范围为
Figure 559367DEST_PATH_IMAGE021
，则此时高压线缆分布方向的长度为：
Figure 432645DEST_PATH_IMAGE068
其中，
Figure 953756DEST_PATH_IMAGE024
表示
Figure 393352DEST_PATH_IMAGE020
时高压线缆分布方向的长度。
由长度
Figure 50729DEST_PATH_IMAGE024
，可确定正常情况下高压线缆在
Figure 547439DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 555846DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 592941DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度：
Figure 370404DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure 772436DEST_PATH_IMAGE027
表示正常情况下且
Figure 799297DEST_PATH_IMAGE020
时高压线缆在
Figure 594078DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 472386DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 61630DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度。
（2）、如果
Figure 28318DEST_PATH_IMAGE028
，则电缆分布方向范围为
Figure 361210DEST_PATH_IMAGE029
，则此时高压线缆分布方向的长度为：
Figure 893691DEST_PATH_IMAGE031
其中，
Figure 653837DEST_PATH_IMAGE032
表示
Figure 373400DEST_PATH_IMAGE028
时高压线缆分布方向的长度。
由长度
Figure 978825DEST_PATH_IMAGE032
，可确定正常情况下高压线缆在
Figure 837584DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 34210DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 257381DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度：
Figure DEST_PATH_IMAGE069
其中，
Figure 384606DEST_PATH_IMAGE035
表示正常情况下且
Figure 94942DEST_PATH_IMAGE028
时高压线缆在
Figure 196890DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 359887DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 838273DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度。
（3）、如果
Figure 423623DEST_PATH_IMAGE036
，则电缆分布方向范围为
Figure 758790DEST_PATH_IMAGE037
，则此时高压线缆分布方向的长度为：
Figure 409083DEST_PATH_IMAGE039
其中，
Figure 425580DEST_PATH_IMAGE040
表示
Figure 110508DEST_PATH_IMAGE036
时高压线缆分布方向的长度。
由长度
Figure 554259DEST_PATH_IMAGE040
，可确定正常情况下高压线缆在
Figure 957428DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 574354DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 864521DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度：
Figure 731370DEST_PATH_IMAGE042
其中，
Figure 841409DEST_PATH_IMAGE043
表示正常情况下且
Figure 714556DEST_PATH_IMAGE036
时高压线缆在
Figure 859229DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 159629DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 22543DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度。
（4）、如果
Figure 230539DEST_PATH_IMAGE044
，则电缆分布方向范围为
Figure 495299DEST_PATH_IMAGE045
，则此时高压线缆分布方向的长度为：
Figure 698091DEST_PATH_IMAGE070
其中，
Figure 782722DEST_PATH_IMAGE048
表示
Figure 997671DEST_PATH_IMAGE044
时高压线缆分布方向的长度。
由长度
Figure 913675DEST_PATH_IMAGE048
，可确定正常情况下高压线缆在
Figure 306610DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 127804DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 897177DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度：
Figure DEST_PATH_IMAGE071
其中，
Figure 792321DEST_PATH_IMAGE051
表示正常情况下且
Figure 608355DEST_PATH_IMAGE044
时高压线缆在
Figure 667578DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 224330DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 318188DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度。
在计算得到正常情况也即未发生断线故障情况下高压线缆在非大体分布方向上的总长度之后，再根据实际数据，计算实际情况下高压线缆在非大体分布方向上的总长度：
Figure 302193DEST_PATH_IMAGE072
其中，
Figure 848712DEST_PATH_IMAGE054
表示实际情况下高压线缆在
Figure 740314DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 688678DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 575076DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度。
判断
Figure 608891DEST_PATH_IMAGE055
与
Figure 54916DEST_PATH_IMAGE054
之间的大小关系，如果
Figure 372633DEST_PATH_IMAGE056
，则表明此时二值图中灰度游程长度异常，也即发生了高压线缆断线故障，其中
Figure 449174DEST_PATH_IMAGE055
为
Figure 688394DEST_PATH_IMAGE027
、
Figure 141372DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 313596DEST_PATH_IMAGE043
以及
Figure 561038DEST_PATH_IMAGE051
中的其中一个，
Figure 556063DEST_PATH_IMAGE057
为误差允许值，其具体取值大小由监测人员凭经验设定。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集高压线缆俯拍图像并灰度化处理，对所得灰度图像进行前景分割，将高压线缆所在的前景区域灰度值置为1，背景区域灰度值置为0，得到二值图；
在二值图中分别以0°的水平方向构建点对并对应得到第一灰度共生矩阵，以45°的正对角线方向构建点对并对应得到第二灰度共生矩阵，以90°的垂直方向构建点对并对应得到第三灰度共生矩阵，以135°的反对角线方向构建点对并对应得到第四灰度共生矩阵；
依次计算第一到第四种灰度共生矩阵中点对（1，1）出现的概率值
Figure DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 484878DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure DEST_PATH_IMAGE003
以及
Figure 272093DEST_PATH_IMAGE004
，将四种概率值按从大到小的顺序排序后得到四种概率值对应的四种点对构建方向的排序顺序，并将排序后的四种点对构建方向依次记为
Figure DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 355455DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 744848DEST_PATH_IMAGE008
；
按照点对构建方向
Figure 216150DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 831939DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 801817DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 186662DEST_PATH_IMAGE008
，在二值图上分别得到四种灰度值为1的灰度游程矩阵，然后计算四种灰度游程矩阵的总长度
Figure DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 235390DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure DEST_PATH_IMAGE011
及
Figure 977955DEST_PATH_IMAGE012
，并计算得到高压线缆分布方向角度值或者高压线缆分布方向角度值的补角
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，由
Figure 265105DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 488145DEST_PATH_IMAGE009
以及
Figure 786402DEST_PATH_IMAGE013
计算高压线缆分布方向的长度，然后根据高压线缆分布方向的长度计算正常情况下高压线缆在
Figure 360472DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 667956DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 742573DEST_PATH_IMAGE008
三个方向上的总长度，由
Figure 946152DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 741939DEST_PATH_IMAGE011
及
Figure 853114DEST_PATH_IMAGE012
计算实际情况下高压线缆在
Figure 50746DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 690806DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 239468DEST_PATH_IMAGE008
三个方向上的总长度；
根据正常情况下以及实际情况下高压线缆在
Figure 547477DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 334036DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 410577DEST_PATH_IMAGE008
三个方向上的总长度判断高压线缆是否断线。
2.根据权利要求1所述的基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法，其特征在于，计算四种灰度游程矩阵的总长度
Figure 180955DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 102775DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 274999DEST_PATH_IMAGE011
及
Figure 522441DEST_PATH_IMAGE012
的方法为：
计算构建角度值
Figure 777186DEST_PATH_IMAGE005
所对应的灰度游程矩阵的总长度：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
其中，
Figure 689647DEST_PATH_IMAGE009
为构建角度值
Figure 467111DEST_PATH_IMAGE005
所对应的灰度游程矩阵的总长度，
Figure 134721DEST_PATH_IMAGE016
为构建角度值
Figure 348534DEST_PATH_IMAGE005
所对应的灰度游程矩阵中的最长长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
表示长度k出现的次数；
按照构建角度值
Figure 67616DEST_PATH_IMAGE005
所对应的灰度游程矩阵的总长度的计算方法，分别计算得到构建角度值
Figure 699585DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 538097DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 521097DEST_PATH_IMAGE008
所对应的灰度游程矩阵的总长度
Figure 837677DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 324153DEST_PATH_IMAGE011
及
Figure 599146DEST_PATH_IMAGE012
。
3.根据权利要求2所述的基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法，其特征在于，计算高压线缆分布方向角度值或者高压线缆分布方向角度值的补角
Figure 803862DEST_PATH_IMAGE013
的方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
其中，
Figure 858887DEST_PATH_IMAGE013
表示高压线缆的分布方向角度值或分布方向角度值的补角，
Figure 449137DEST_PATH_IMAGE003
表示第三灰度共生矩阵中点对（1，1）出现的概率值，
Figure 629452DEST_PATH_IMAGE001
表示第一灰度共生矩阵中点对（1，1）出现的概率值。
4.根据权利要求3所述的基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法，其特征在于，由
Figure 321464DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 245427DEST_PATH_IMAGE009
以及
Figure 706495DEST_PATH_IMAGE013
计算高压线缆分布方向的长度，然后根据高压线缆分布方向的长度计算正常情况下高压线缆在
Figure 60641DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 708791DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 436444DEST_PATH_IMAGE008
三个方向上的总长度的方法为：
（1）、如果
Figure 752019DEST_PATH_IMAGE020
，高压线缆分布方向范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE021
，此时高压线缆分布方向的长度为：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 867612DEST_PATH_IMAGE024
表示
Figure 850912DEST_PATH_IMAGE020
时高压线缆分布方向的长度；
由长度
Figure 601831DEST_PATH_IMAGE024
，确定正常情况下高压线缆在
Figure 21180DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 714198DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 868099DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度：
Figure 937555DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
表示正常情况下且
Figure 152023DEST_PATH_IMAGE020
时高压线缆在
Figure 766675DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 391560DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 484281DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度；
（2）、如果
Figure 878222DEST_PATH_IMAGE028
，电缆分布方向范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE029
，此时高压线缆分布方向的长度为：
Figure DEST_PATH_IMAGE031
其中，
Figure 503589DEST_PATH_IMAGE032
表示
Figure 100924DEST_PATH_IMAGE028
时高压线缆分布方向的长度；
由长度
Figure 512182DEST_PATH_IMAGE032
，确定正常情况下高压线缆在
Figure 776941DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 248243DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 598453DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度：
Figure 282244DEST_PATH_IMAGE034
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
表示正常情况下且
Figure 60232DEST_PATH_IMAGE028
时高压线缆在
Figure 702434DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 274361DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 761843DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度；
（3）、如果
Figure 984883DEST_PATH_IMAGE036
，电缆分布方向范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE037
，此时高压线缆分布方向的长度为：
Figure DEST_PATH_IMAGE039
其中，
Figure 873686DEST_PATH_IMAGE040
表示
Figure 182176DEST_PATH_IMAGE036
时高压线缆分布方向的长度；
由长度
Figure 207770DEST_PATH_IMAGE040
，确定正常情况下高压线缆在
Figure 36049DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 20054DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 300994DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度：
Figure 133208DEST_PATH_IMAGE042
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
表示正常情况下且
Figure 737365DEST_PATH_IMAGE036
时高压线缆在
Figure 892272DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 909775DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 27904DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度；
（4）、如果
Figure 77113DEST_PATH_IMAGE044
，电缆分布方向范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE045
，此时高压线缆分布方向的长度为：
Figure DEST_PATH_IMAGE047
其中，
Figure 996396DEST_PATH_IMAGE048
表示
Figure 251928DEST_PATH_IMAGE044
时高压线缆分布方向的长度；
由长度
Figure 423015DEST_PATH_IMAGE048
，确定正常情况下高压线缆在
Figure 345972DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 580032DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 588439DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度：
Figure 563217DEST_PATH_IMAGE050
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE051
表示正常情况下且
Figure 262052DEST_PATH_IMAGE044
时高压线缆在
Figure 398504DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 367245DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 896446DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度。
5.根据权利要求4所述的基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法，其特征在于，由
Figure 777683DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 101349DEST_PATH_IMAGE011
及
Figure 68036DEST_PATH_IMAGE012
计算实际情况下高压线缆在
Figure 119038DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 339935DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 86698DEST_PATH_IMAGE008
三个方向上的总长度的方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE053
其中，
Figure 947207DEST_PATH_IMAGE054
表示实际情况下高压线缆在
Figure 536320DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 126570DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 57617DEST_PATH_IMAGE008
三个角度上的总长度。
6.根据权利要求5所述的基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法，其特征在于，根据正常情况下以及实际情况下高压线缆在
Figure 199230DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 123193DEST_PATH_IMAGE007
以及
Figure 318682DEST_PATH_IMAGE008
三个方向上的总长度判断高压线缆是否断线的方法为：
判断
Figure DEST_PATH_IMAGE055
与
Figure 325690DEST_PATH_IMAGE054
之间的大小关系，如果
Figure 973840DEST_PATH_IMAGE056
，表明二值图中灰度游程长度异常，存在高压线缆断线故障，
Figure 438844DEST_PATH_IMAGE055
为
Figure 738107DEST_PATH_IMAGE027
、
Figure 10956DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 395670DEST_PATH_IMAGE043
以及
Figure 661435DEST_PATH_IMAGE051
中的其中一个，
Figure DEST_PATH_IMAGE057
为误差允许值。
7.根据权利要求1~6任一项所述的基于灰度游程矩阵的高压线断落监测方法，其特征在于，得到二值图后，对二值图进行形态学膨胀运算。
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