本发明属于识别绝缘子污秽状态的方法，尤其是涉及基于可见光和红外图像融合技术的复合绝缘子识别方法。
背景技术：
1、电力系统使用最多的电力设备是线路绝缘子，输电线路中绝缘子因长期暴露于外界环境中，表面容易积累灰尘、盐碱等污秽，当它吸收了潮湿空气中的水分后，就会影响其绝缘性能，严重时甚至引起闪络。绝缘子的污秽闪络是对供电可靠性危害非常大的区域性事故，被列为电力系统头号安全大敌，虽然污秽引起的绝缘闪络事故在电网总事故中占第二位，仅次于雷害事故，但污闪事故造成的损失却是雷害事故的10倍。因此，及时发现并清理绝缘子表面污秽，防止污闪事故的发生对保证电网安全运行极为重要。
2、绝缘子的污闪是一个复杂的过程，通常可分为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出现和发展四个阶段。采取措施抑制或阻止其中任一阶段的发展和完成，都能防止污闪事故的发生。
3、为了防止绝缘子的污闪，目前采取的措施主要有以下几种：
4、1、正确划分各地区的污秽区，确定线路的污秽期和污秽等级，由于依据盐密值来划分污秽等级，本措施的局限性在于每个地区的盐密值很难准确的得到。
5、2、定期清扫绝缘子，在污秽季节到来之前，逐个登杆清扫绝缘子，除去绝缘子表面的污秽物，但这种方法工作量和劳动强度都很大，且有可能污秽程度还很轻，却已经到了该清扫的时间，白白浪费了人力物力，或者是污秽已经很严重了，由于还没到清扫时间，造成污闪事故的发生。
6、3、更换不良和零值绝缘子，增加爬电距离，以及在绝缘子表面涂憎水涂料和采用有机合成绝缘子等，这些措施都起到过积极作用，但从根本上说都是被动的预防，不能掌握主动权，原因之一是缺少对绝缘子表面污秽程度全面真实的信息，对减少污闪事故的效果都不是很理想。
7、因此，寻求使电力系统绝缘子由计划检修向状态检修转变的方法具有重要意义。
8、绝缘子表面状态在线监测是电力系统高电压领域的一个热门课题。通过检测运行中绝缘子污秽状态来预测污闪的发生，从而能够在发生污闪之前及时实施绝缘子表面污秽的清扫或带电水冲洗工作，这样既可以减少清扫或带电水冲洗的盲目性，减少不必要劳动，提高工作效率，而且能够降低污闪发生的几率。
9、目前，国内外现场使用和实验室研究可能用于绝缘子污秽在线检测的方法有很多，主要有：泄漏电流法，它是当前研究的热点，是运行电压、污秽程度、气候条件三要素综合作用的结果，是动态参数，适宜在线监测，但泄漏电流幅值分散性也很大，确定合适的泄漏电流报警值仍是一个需要深入研究的课题。
10、近年来红外成像和紫外成像的方法也逐渐引入，由于在红外温度图像和紫外电晕图像中，绝缘子状态只有在放电过程中才会表现出异常特征，而平常时无明显特征，所以采用上述检测方法存在着相当大的局限性。另外，红外相机由于其较低的分辨率（通常为960x512像素）与可见光相机（常见分辨率可达4000x3000像素）相比，在捕捉细节特征方面存在困难，这导致在进行细小特征的识别时面临挑战。此外，在多变的天气和光照条件下，红外图像可能受到复杂背景的干扰，无法提供清晰的物体轮廓，尤其是对于具有特定形态和结构的物体，如复合绝缘子，这样的干扰尤为影响识别准确率。
11、公告号为cn103323460b的中国专利文献公开了一种基于可见光图像的绝缘子检测方法及装置。所述方法包括以下步骤：获取待检测绝缘子的可见光彩色图像；提取所述绝缘子的可见光彩色图像的特征值；将所述特征值与绝缘子的种类及使用年限相结合，使用多值分类器进行绝缘子的表面污秽等级分类；输出绝缘子污秽等级分类结果。该发明提供的基于可见光图像的绝缘子检测技术，由于基于可见光图像进行检测，避免了采用红外图像所产生的严重噪声干扰，以及红外和紫外方法只能在故障状态才能进行检测的缺陷，提高了绝缘子的表面污秽状态检测和判定的可靠性。但是，受到光照影响(色温、照度等)，污秽颜色特征被改变，可能会难以找到特征值与污秽积累量的对应关系；而高相对湿度下污秽受潮后被稀释，污秽颜色特征也被改变，污秽等级识别准确率下降，需要应用其它信息对可见光法进行辅助。
12、公告号为cn106680285a的中国专利文献公开了基于红外图像辅助的可见光图像识别绝缘子污秽状态方法，该方法包括以下步骤：采集绝缘子可见光图像，并进行绝缘子可见光图像处理及可见光特征值提取；采集绝缘子红外图像，并进行绝缘子红外图像处理及红外特征值提取；建立基于可见光图像的污秽等级识别数学模型和基于红外图像信息辅助的可见光图像污秽状态识别数学模型；根据环境相对湿度，选择相应的数学模型，求取绝缘子污秽等级。该发明具有去除环境光照的影响，考虑高相对湿度环境对可见光法的影响的优点。但是，上述技术方案没有进行红外图像和可见光图像的融合，考虑到明暗、色彩、温度、距离以及其他的景物特征的影响，未进行红外图像和可见光图像的融合的绝缘子识别方法空间分辨率和光谱分辨率差，不利于监测。
技术实现思路
1、本发明旨在解决上述技术问题，提供一种空间分辨率和光谱分辨率高的基于可见光和红外图像融合技术的复合绝缘子识别方法。
2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、基于可见光和红外图像融合技术的复合绝缘子识别方法，包括以下步骤：
4、s1，图像融合：s101，对红外摄像头和可见光摄像头进行标定，确定红外摄像头和可见光摄像头的内在参数和畸变系数；s102，采集复合绝缘子红外图像和可见光图像，对图像中的径向和切向畸变进行矫正；s103，运用orb特征匹配算法对红外图像和可见光图像进行高精度对齐，确保两种红外图像和可见光图像在空间上的一致性；
5、s2，对象识别：通过yolov8目标检测算法，在可见光图像中识别并确定复合绝缘子的范围；
6、s3，对象映射：通过步骤1中的图像融合结果，在红外图像中定位并标注出与可见光图像中已识别的复合绝缘子相匹配的像素区域。
7、作为一种优选的技术方案，步骤11具体包括：
8、s111，准备标定板；
9、s112，拍摄标定图像：使用红外摄像头和可见光摄像头从不同角度和位置拍摄标定板的图像；
10、s113，检测角点：在收集到的每张标定图像中，检测标定板的角点；
11、s114，建立坐标系：在每张图像中，根据检测到的角点和标定板的实际尺寸，建立一个三维坐标系；
12、s115，求解摄像头参数：使用张正友标定法的数学模型，基于以上步骤收集的数据，计算摄像头的内在参数和畸变系数，摄像头的内在参数包括焦距、主点坐标、图像缩放系数，摄像头的畸变系数包括径向畸变和切向畸变系数；
13、s116，优化和验证：对计算结果进行优化和验证。
14、作为一种优选的技术方案，步骤12具体包括：
15、s121，畸变参数的获取：使用步骤11中通过张正友标定法获得的畸变参数；
16、s122，建立畸变模型：根据获取的畸变系数，建立数学模型来描述图像的畸变情况；
17、s123，图像畸变矫正：利用建立的畸变模型，对每张图像进行畸变矫正，矫正过程涉及重新映射图像中的每个像素，以补偿畸变效果；
18、s124，验证矫正效果：对矫正后的图像进行检查，以确保畸变已被有效矫正，通过观察标定板图像中的直线是否变直来验证径向畸变的矫正，通过检查图像边缘的对齐情况来确认切向畸变的矫正；
19、s125，优化处理：对畸变矫正过程进行微调，以确保最优的矫正效果。
20、作为一种优选的技术方案，步骤13具体包括：
21、s131，关键点检测：使用fast算法检测图像中的关键点，对于每个目标像素点，确定一个以该像素为圆心，半径为r的圆，如果圆上有连续k个像素值与目标像素值的差均大于某阈值t，则判断该目标像素为角点；
22、s132，关键点筛选：检查每个特征点的邻域内的所有特征点，如果一个特征点的强度值s值不是其邻域内所有特征点s值中最大的，则舍弃该特征点，只保留最显著的特征点；
23、s133，生成描述子：对于每个保留的特征点，使用brief算法生成描述子，在特征点的邻域内选取若干对点，然后对每对点(px, py)比较它们的灰度大小，生成一位二进制数，这样得到的二进制串即为描述子；
24、s134，描述子匹配：使用哈明距离来比较不同图像中的描述子，确定匹配点；
25、s135，图像对齐：根据匹配点对，使用仿射变换或平移、旋转和缩放等其他几何变换方法来对齐红外图像和可见光图像；
26、s136，去除噪声和优化：对图像使用高斯核进行平滑处理，去除噪声的影响。
27、作为一种优选的技术方案，步骤2具体包括：
28、s21、准备训练数据：收集多种不同的光照条件、背景和天气状况环境下的包含复合绝缘子的可见光图像，并标注复合绝缘子的确切位置和范围；
29、s22、训练模型：使用标注的数据集训练yolov8模型，调整模型权重以准确识别和定位复合绝缘子；
30、s23、模型优化：持续优化模型参数，包括网络结构、学习率和其他超参数，根据复合绝缘子的特征优化锚框大小和比例，提高检测精度；
31、s24、检测复合绝缘子：使用训练好的模型处理新的可见光图像，识别复合绝缘子的位置；
32、s25、对象定位：利用yolov8生成的边界框标示复合绝缘子的位置和大小；
33、s26、结果验证和调整：评估模型在新图像上的表现，确保其准确识别和定位复合绝缘子，对模型进行必要的调整和优化；
34、s27、多环境适应性和迭代训练：多环境适应性：针对模型在不同光照、天气和背景的环境条件下的表现进行评估和优化；数据增强：使用数据增强技术模拟多样的环境条件，增强模型对各种情况的适应性；迭代训练策略：在初始训练后，根据模型在实际应用中的表现，收集在极端光照或复杂背景下的图像数据，使用这些数据对模型进行进一步的迭代训练，不断提高其在复杂环境下的识别能力。
35、采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
36、通过本发明的方法，可以有效解决红外图像中对象识别的问题，提高了红外图像中复合绝缘子的识别准确率。同时，双光或三光相机的使用确保了图像的取得效率和同步性，提高效率。