本发明涉及输电线路智能运检，具体说是一种基于图像的绝缘子偏移量获取方法。
背景技术：
1、线路绝缘子是输电场景中用于绝缘和悬挂输电线路中导线的一种工业用品，主要起到连接导线与输电杆塔的作用。绝缘子在恶劣天气情况如大风、雨雪等极端天气下会出现偏移，导致导线与杆塔等景物距离过近、风偏闪络、导线异常放电等问题，因此绝缘子性能及其配置的合理性直接影响线路的安全稳定运行；
2、虽然目前有一些监测输电线路绝缘子闪络的系统，但是大多数都需要安装新设备或者需要工作人员爬高上低的查看输电线路绝缘子，现有方法劳动强度大，监测成本高，对工作人员危险系数高，而随着输电可视化设备的大量安装，尤其是变焦相机的安装，如何通过图像实现绝缘子偏移量监测是一个亟待解决的问题。
3、中国专利cn201120364107.6通过传感器实现绝缘子偏移检测，中国专利cn202121937425.7通过激光传感器测量绝缘子与周围固定景物的距离实现绝缘子偏移检测，cn202110947849.x基于拍摄的视频后通过视频中不同时间的图像中绝缘子位置变化实现绝缘子偏移检测，但是上述方法均需要增加传感器设备或者对多张拍摄照片进行处理，后处理过程复杂，技术的操作难度大。
技术实现思路
1、为解决现有技术对绝缘子偏移量的测量需要增加新的检测设备或对图像要求高，后处理过程复杂，技术操作难度大的问题，本发明的目的是提供一种基于图像的绝缘子偏移量获取方法，基于输电通道可视化监拍设备拍摄图片并对图片进行分析，实现危害输电线路安全的隐患获取。
2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
3、一种基于图像的绝缘子偏移量获取方法，根据单张包含绝缘子和杆塔横担的图片，先采用目标检测算法确定绝缘子目标框的位置，根据绝缘子目标框的位置获取杆塔横担目标框位置，通过最长直线拟合方法得到绝缘子i端点和横杆端点的横、纵坐标；然后计算绝缘子与杆塔横担的角度，进而得到绝缘子的偏移量；所述i为0～图像中绝缘子数目。
4、优选的，所述目标检测算法为yolo系列算法和rcnn系列算法。
5、优选的，所述最长直线拟合方法为图像边缘检测结合霍夫变换或者通过图像直线检测算法。
6、优选的，单张包含绝缘子和杆塔横担的图片通过可视化监拍设备获取。
7、优选的基于图像的绝缘子偏移量获取方法，包括以下步骤：
8、①准备单张包含绝缘子和杆塔横担的图片，采用目标检测算法确定绝缘子目标框位置，表述为1*4的矩阵，具体为[隐患框左上角横坐标，隐患框左上角纵坐标，隐患框右下角横坐标，隐患框右下角纵坐标]；
9、②获取杆塔横担目标框，目标框为[0，绝缘子隐患框左上角纵坐标-15，图像宽度，绝缘子隐患框左上角横坐标+50]，其中绝缘子隐患框选取隐患框左上角纵坐标最小的绝缘子；
10、③分别对不同绝缘子目标框及杆塔横担框截取图像，将截取图像设为子图像，通过图像最长直线拟合方法获取子图像中最长线段的两个端点，分别称为绝缘子i端点及横杆端点，形式为[端点1横坐标，端点1纵坐标，端点2横坐标，端点2纵坐标]，i为0到图像中绝缘子数目；
11、④计算绝缘子与杆塔横担的角度，计算公式为a＝(arctan((y2-y1)/(x2-x1))-arctan((y2-y1)/(x2-x1)))*180/π，其中，a为角度值，[x1，y1，x2，y2]为绝缘子端点，[x3，y3，x4，y4]为杆塔横担端点；
12、⑤计算绝缘子偏移量off＝l*sin(radians(a-90))，其中a为绝缘子偏移角度，l为绝缘子长度，sin为求正弦操作，radians是将角度转换为弧度。
13、优选的，步骤①中采用目标检测算法确定绝缘子目标框位置的具体步骤为：
14、准备经过大量标注有绝缘子隐患框的图片以及绝缘子隐患框的数据训练得到的能够实现图像绝缘子隐患获取的模型，这里假设选用的目标检测算法为yolov5，然后将需要检测绝缘子的图像输入到yolov5模型中，模型会直接输出图像中绝缘子目标框位置。
15、优选的，步骤②中获取杆塔横担目标框的具体步骤为：
16、a.在得到图像中所有绝缘子目标框后，依次放入绝缘子隐患框矩阵j中，绝缘子隐患框矩阵1*(4*n)大小的矩阵，其表示形式为[[绝缘子1隐患框左上角横坐标，绝缘子1隐患框左上角纵坐标，绝缘子1隐患框右下角横坐标，绝缘子1隐患框右下角纵坐标],……[[绝缘子n隐患框左上角横坐标，绝缘子n隐患框左上角纵坐标，绝缘子n隐患框右下角横坐标，绝缘子n隐患框右下角纵坐标]]]；同时获取绝缘子隐患框左上角纵坐标矩阵bbox_r＝[绝缘子1隐患框左上角纵坐标，……绝缘子n隐患框左上角纵坐标]；
17、b.获取隐患框左上角纵坐标最小的绝缘子隐患框bbox_m＝j[argmin(bbox_r)],其中argmin为取矩阵bbox_r中元素最小值的下标的操作，当矩阵bbox_r有多个相同的最大值时，选择下标最小的作为返回结果；
18、c.则杆塔横担目标框为[0,bbox_m[1]-15,图像宽度，bbox_m[1]+50]。
19、优选的，步骤③中，通过图像最长直线拟合方法获取子图像中最长线段的两个端点，分别成为绝缘子i端点及横杆端点的具体步骤为：
20、步骤1.将子图像i转换为灰度图i2，然后对灰度图适用canny算子进行边缘检测得到检测结果gr，得到检测结果后用霍夫变换得到子图像中能够检测到的所有线段端点坐标，组成直线坐标矩阵lines，具体计算公式如下：
21、i2＝cvtcolor(i)；
22、gr＝canny(i2)；
23、lines＝houghlinesp(gr)；
24、其中，cvtcolor是将彩色图像转换为灰度图像操作，canny为通过canny算子对输入图像进行边缘检测操作，houghlinesp为霍夫变换操作，lines为直线坐标矩阵，其中每个元素代表子图像中检测到的一根线段的两个端点，具体组成为[线段端点1横坐标，线段端点1纵坐标，线段端点2横坐标，线段端点2纵坐标]
25、步骤2.计算lines中每个线段长度，组成线段长度矩阵l_len，具体操作如下：
26、当kk取从0到len(lines)时：
27、
28、步骤3.获取绝缘子i端点或者横杆端点最长线段的两个端点
29、p＝lines[argmax(l_len)。
30、本发明相比现有技术具有以下优点：
31、本发明基于图像的绝缘子偏移量获取方法，基于目标检测结合霍夫变换的方式显现图像中杆塔横担以及绝缘子走向的拟合，保证了图像中杆塔横担与绝缘子走向的获取，解决了整张图像进行霍夫变换无法实现较好的绝缘子和杆塔横担获取的问题。基于杆塔横担与绝缘子之间的角度结合绝缘子高度实现绝缘子偏移量获取，巧妙的结合输电线路绝缘子与杆塔横担的角度，解决了无法精确获取绝缘子偏移量的问题；
32、本发明基于图像的绝缘子偏移量获取方法，能够通过单张图片实现输电场景绝缘子偏移量的精确监测。一方面，能够定量评价绝缘子偏移程度，为危及输电线路安全的绝缘子偏移监测以及预警提供可靠数据支撑；另一方面，测量精度高，能达到厘米级别，监控时间短，不需要其他额外设备的安装，经济价值高。
1.一种基于图像的绝缘子偏移量获取方法，其特征在于：根据单张包含绝缘子和杆塔横担的图片，先采用目标检测算法确定绝缘子目标框的位置，根据绝缘子目标框的位置获取杆塔横担目标框位置，通过最长直线拟合方法得到绝缘子i端点和横杆端点的横、纵坐标；然后计算绝缘子与杆塔横担的角度，进而得到绝缘子的偏移量；所述i为0～图像中绝缘子数目。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像的绝缘子偏移量获取方法，其特征在于：所述目标检测算法为yolo系列算法和rcnn系列算法。
3.根据权利要求1所述的一种基于图像的绝缘子偏移量获取方法，其特征在于：所述最长直线拟合方法为图像边缘检测结合霍夫变换或者通过图像直线检测算法。
4.根据权利要求1所述的一种基于图像的绝缘子偏移量获取方法，其特征在于：单张包含绝缘子和杆塔横担的图片通过可视化监拍设备获取。
5.根据权利要求1所述的一种基于图像的绝缘子偏移量获取方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于图像的绝缘子偏移量获取方法，其特征在于：步骤①中采用目标检测算法确定绝缘子目标框位置的具体步骤为：
7.根据权利要求5所述的一种基于图像的绝缘子偏移量获取方法，其特征在于：步骤②中获取杆塔横担目标框的具体步骤为：
8.根据权利要求5所述的一种基于图像的绝缘子偏移量获取方法，其特征在于：步骤③中，通过图像最长直线拟合方法获取子图像中最长线段的两个端点，分别成为绝缘子i端点及横杆端点的具体步骤为：
