本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及輸電線路識別方法和輸電線路識別裝置。

背景技術(shù)：

輸電線網(wǎng)是連接整個系統(tǒng)的主要部分，因此輸電線路運行的安全與否，決定著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全程度。電力架空線路、桿塔以及相關(guān)附件，這些都長期在自然環(huán)境中運行，需要長期經(jīng)受來自線路的張力的影響。不僅如此，還需要承受冰凍、雷電、狂風(fēng)、落石滑坡、地動起伏以及鳥害等外界損壞，還需要應(yīng)對材料的自然老化現(xiàn)象。輸電系統(tǒng)能否正常運行，會直接給配用電系統(tǒng)造成影響。因此，需要及時有效的對輸電線路做出監(jiān)控，做到提前預(yù)防。

為了準(zhǔn)確監(jiān)控輸電線路，對輸電線路主動識別成為業(yè)界研究重點，從桿塔俯視觀察線路及對側(cè)桿塔運行是線路視頻監(jiān)控的發(fā)展方向，然而輸電線路所處的復(fù)雜背景給輸電線路圖像識別提出了挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)技術(shù)中的圖像識別方法并不能準(zhǔn)確識別出復(fù)雜背景下的輸電線路圖像。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對復(fù)雜背景下輸電線路無法準(zhǔn)確識別的問題，提供一種輸電線路識別方法和裝置，有效解決了復(fù)雜背景下輸電線路圖像識別問題，提高了輸電線路圖像識別的準(zhǔn)確率。

一種輸電線路識別方法，包括步驟：

獲取輸電線路的原始圖像，對所述原始圖像進(jìn)行灰度化處理，獲得所述原始圖像的灰度圖像；

對所述灰度圖像進(jìn)行濾波，將濾波前后的灰度圖像進(jìn)行差分增強計算，獲得增強圖像；

提取所述增強圖像的邊緣輪廓圖像，以所述邊緣輪廓圖像的外接輪廓對所述邊緣輪廓圖像進(jìn)行過濾篩選，獲得輸電線路的輪廓圖像；

將所述輸電線路的輪廓圖像繪制在所述原始圖像上，以標(biāo)識出所述原始圖像中的輸電線路。

一種輸電線路識別裝置，包括：

灰度化處理模塊，用于獲取輸電線路的原始圖像，對所述原始圖像進(jìn)行灰度化處理，獲得所述原始圖像的灰度圖像；

增強圖像獲得模塊，用于對所述灰度圖像進(jìn)行濾波，將濾波前后的灰度圖像進(jìn)行差分增強計算，獲得增強圖像；

輪廓圖像獲得模塊，用于提取所述增強圖像的邊緣輪廓圖像，以所述邊緣輪廓圖像的外接輪廓對所述邊緣輪廓圖像進(jìn)行過濾篩選，獲得輸電線路的輪廓圖像；

輸電線路標(biāo)識模塊，用于將所述輸電線路的輪廓圖像繪制在所述原始圖像上，以標(biāo)識出所述原始圖像中的輸電線路。

上述輸電線路識別方法和裝置，有效解決了復(fù)雜背景下輸電線路圖像識別問題，提高了輸電線路識別的通用性和識別準(zhǔn)確率，有助于進(jìn)一步實現(xiàn)異物入侵、斷線斷股、覆冰厚度、風(fēng)舞擺動等分析判斷；不受復(fù)雜背景的影響，即使在大霧天氣等惡劣天氣下也能準(zhǔn)確識別出圖像中的輸電線路，保障輸電系統(tǒng)的正?？煽窟\行。

附圖說明

圖1為一實施例的輸電線路識別方法的流程示意圖；

圖2為一具體實施例的灰度圖像的示意圖；

圖3為一具體實施例的濾波圖像的示意圖；

圖4為一具體實施例的增強圖像的示意圖；

圖5為一具體實施例的邊緣輪廓圖像的示意圖；

圖6為一具體實施例的輸電線路的輪廓圖像的示意圖；

圖7為一實施例的輸電線路識別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為一實施例的輸電線路標(biāo)識模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及取得的效果，下面結(jié)合附圖及較佳實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案，進(jìn)行清楚和完整的描述。

如圖1所示，一種輸電線路識別方法，包括步驟：

s110、獲取輸電線路的原始圖像，對所述原始圖像進(jìn)行灰度化處理，獲得所述原始圖像的灰度圖像；

s120、對所述灰度圖像進(jìn)行濾波，將濾波前后的灰度圖像進(jìn)行差分增強計算，獲得增強圖像；

s130、提取所述增強圖像的邊緣輪廓圖像，以所述邊緣輪廓圖像的外接輪廓對所述邊緣輪廓圖像進(jìn)行過濾篩選，獲得輸電線路的輪廓圖像；

s140、將所述輸電線路的輪廓圖像繪制在所述原始圖像上，以標(biāo)識出所述原始圖像中的輸電線路。

上述輸電線路識別方法可以通過相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)，程序可以運行在終端中。為了更好地理解本發(fā)明，下面對各個步驟進(jìn)行詳細(xì)介紹。

在步驟s110中，輸電線路的原始圖像為采用攝像裝置拍攝的包含輸電線路的圖像，一般即是監(jiān)控圖像。輸電線路在監(jiān)控圖像中的特點包括以下幾個方面：(1)線性形狀明顯，在圖片中寬度較??；(2)一般呈弧垂?fàn)罘植迹承┙嵌扰臄z可能會成一條直線(如從輸電線上方俯視)；(3)有較大的跨度，一般能跨越全圖；(4)同一桿塔的多條線路之間一般為近似平行關(guān)系，不存在相交情況，但是在某些拍攝角度下可能存在影響重疊從而造成線線相交的情況；(5)架空線路監(jiān)控的背景一般比較復(fù)雜，受天氣等外界情況影響較大。

獲取到輸電線路的原始圖像后，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的方法對原始圖像進(jìn)行灰度化處理，獲得灰度圖像。例如，如圖2所示，為一具體實施例的原始圖像的灰度圖像的示意圖，從該圖也可以看出，由于天氣和環(huán)境等因素影響，輸電線路在圖像中的特征并不是很清晰。

在步驟s120中，對灰度圖像濾波有多種實現(xiàn)方式，例如，對灰度圖像采用中值濾波算法作平滑濾波，即：

式(1)中，g(x,y)為濾波圖像灰度值，即濾波后的灰度圖像灰度值；w(s,t)為(x,y)偏移(s,t)的權(quán)重值，s和t分別為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的偏移值；f(x+s,y+t)為灰度圖像坐標(biāo)(x+s,y+t)的灰度值；m＝2*a+1，n＝2*b+1，m和n分別為濾波模板的寬度和高度。

對灰度圖像進(jìn)行濾波后，得到濾波圖像，即濾波后的灰度圖像，例如圖3所示濾波圖像。然后將濾波前后的灰度圖像作差分增強計算，得到增強圖像，例如如圖4所示的增強圖像。在一個實施例中，將濾波前后的灰度圖像進(jìn)行差分增強計算，獲得增強圖像的步驟包括：計算濾波前的灰度圖像和濾波后的灰度圖像的差值，獲得增強圖像，即：

h(x,y)＝f(x,y)-g(x,y)(2)

式(2)中，h(x,y)為增強圖像的灰度值，f(x,y)為濾波前的灰度圖像的灰度值，g(x,y)為濾波后的灰度圖像的灰度值。

在步驟s130中，提取所述增強圖像的邊緣輪廓圖像有多種實現(xiàn)方式，例如，在一個實施例中，提取所述增強圖像的邊緣輪廓圖像的步驟可以包括：采用閾值自適應(yīng)canny算子提取所述增強圖像的邊緣輪廓圖像。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以采用其他方式提取增強圖像的邊緣輪廓，本發(fā)明并不對此做出限定。

采用閾值自適應(yīng)canny算子提取邊緣輪廓，具體如下：1)使用sobel差分算子求出灰度圖像的x和y方向?qū)?shù)；2)求出圖像各點梯度大小及其方向；3)設(shè)置高低兩個閾值，梯度大于高閾值為強邊像素點，大于低閾值為潛在可能是較弱的邊緣點；4)在經(jīng)過一次篩選剩下的強邊緣點中沿著梯度方向進(jìn)行非極大值抑制；5)順著二次篩選后的強邊點尋找鄰近的弱邊點得到最終的邊緣。

canny算子的高低閾值為自適應(yīng)值，具體取值步驟如下：1)求取灰度圖像的梯度圖imge和梯度的最大值maxv；2)設(shè)置梯度圖的直方圖hist的hist_size＝maxv,ranges在[0,maxv]范圍內(nèi)，并計算直方圖hist；3)設(shè)置非邊緣像素點占整幅圖像像素點的比例percentofpixelsnotedges；4)設(shè)置total閾值，total＝size.height*size.width*percentofpixelsnotedges；5)遍歷直方圖hist中，每個梯度值對應(yīng)的像素點個數(shù)，并求和保存在sum變量中；6)如果sum變量的值大于total的值，退出hist遍歷的循環(huán)；7)計算canny的低閾值和高閾值；8)如果某一像素位置的幅值超過高閾值，該像素被保留為邊緣像素；如果某一像素位置的幅值小于低閾值，該像素被排除；如果某一像素位置的幅值在兩個閾值之間,該像素僅僅在連接到一個高于高閾值的像素時被保留。

如圖5所示，為提取的圖4增強圖像的邊緣輪廓圖像的示意圖，從該圖可以看出，該邊緣輪廓圖像中包含復(fù)雜背景的毛刺，因此還需要對邊緣輪廓圖像進(jìn)行過濾篩選，去除邊緣輪廓圖像中復(fù)雜背景的毛刺，得到純凈的輸電線路的輪廓圖像。

在一個實施例中，所述外接輪廓為外接矩形；根據(jù)下述函數(shù)對所述邊緣輪廓圖像進(jìn)行過濾篩選：

式(3)中，ri(x,y)表示所述邊緣輪廓圖像中輪廓i的點坐標(biāo)(x,y)，w表示外接矩形的寬度，h表示外接矩形的高度，c為常數(shù)，例如c為10，&&表示邏輯運算符“與”。式(3)的含義為：如果x方向上ri(x,y)的最大值與最小值的差值大于w/c，并且y方向上ri(x,y)的最大值與最小值的差值大于h/c，則ri(x,y)的值設(shè)置為1，其它情況設(shè)置為0。

過濾后的輪廓圖像如圖6所示，從圖6可以看出經(jīng)過過濾，邊緣輪廓圖像中復(fù)雜背景的毛刺已經(jīng)被去除，余下純凈的輸電線路的輪廓圖像。

在步驟s140中，得到輸電線路的輪廓圖像后，需要根據(jù)該輪廓圖像對原始圖像中的輸電線路進(jìn)行標(biāo)識，即在原始圖像上重新繪制篩選后輪廓圖像，以使用戶準(zhǔn)確識別出原始圖像中的輸電線路。在一個實施例中，將所述輸電線路的輪廓圖像繪制在所述原始圖像上的步驟可以包括：

s1401、從所述輸電線路的輪廓圖像中獲得所述輸電線路的輪廓點以及所述輪廓點的坐標(biāo)；

s1402、將所述原始圖像作為背景圖像，將所述輪廓點作為前景圖像，根據(jù)所述輪廓點的坐標(biāo)將所述輪廓點繪制在所述原始圖像上。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種輸電線路識別裝置，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細(xì)描述。

如圖7所示，一種輸電線路識別裝置，包括：

灰度化處理模塊110，用于獲取輸電線路的原始圖像，對所述原始圖像進(jìn)行灰度化處理，獲得所述原始圖像的灰度圖像；

增強圖像獲得模塊120，用于對所述灰度圖像進(jìn)行濾波，將濾波前后的灰度圖像進(jìn)行差分增強計算，獲得增強圖像；

輪廓圖像獲得模塊130，用于提取所述增強圖像的邊緣輪廓圖像，以所述邊緣輪廓圖像的外接輪廓對所述邊緣輪廓圖像進(jìn)行過濾篩選，獲得輸電線路的輪廓圖像；

輸電線路標(biāo)識模塊140，用于將所述輸電線路的輪廓圖像繪制在所述原始圖像上，以標(biāo)識出所述原始圖像中的輸電線路。

上述輸電線路識別裝置可以運行在終端中。為了更好地理解本發(fā)明，下面對各個模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹。

輸電線路的原始圖像為采用攝像裝置拍攝的包含輸電線路的圖像，一般即是監(jiān)控圖像?；叶然幚砟K110獲取到輸電線路的原始圖像后，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的方法對原始圖像進(jìn)行灰度化處理，獲得灰度圖像。

增強圖像獲得模塊120對灰度圖像濾波有多種實現(xiàn)方式，例如，對灰度圖像采用中值濾波算法作平滑濾波。增強圖像獲得模塊120對灰度圖像進(jìn)行濾波后，得到濾波圖像，將濾波前后的灰度圖像作差分增強計算，得到增強圖像。在一個實施例中，所述增強圖像獲得模塊120計算濾波前的灰度圖像和濾波后的灰度圖像的差值，獲得增強圖像。

輪廓圖像獲得模塊130提取所述增強圖像的邊緣輪廓圖像有多種實現(xiàn)方式，例如，在一個實施例中，所述輪廓圖像獲得模塊130可以采用閾值自適應(yīng)canny算子提取所述增強圖像的邊緣輪廓圖像。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以采用其他方式提取增強圖像的邊緣輪廓，本發(fā)明并不對此做出限定。

邊緣輪廓圖像中包含復(fù)雜背景的毛刺，因此還需要對邊緣輪廓圖像進(jìn)行過濾篩選，去除邊緣輪廓圖像中復(fù)雜背景的毛刺，得到純凈的輸電線路的輪廓圖像。在一個實施例中，所述外接輪廓為外接矩形；輪廓圖像獲得模塊130根據(jù)下述函數(shù)對所述邊緣輪廓圖像進(jìn)行過濾篩選：

式中，ri(x,y)表示所述邊緣輪廓圖像中輪廓i的點坐標(biāo)(x,y)，w表示外接矩形的寬度，h表示外接矩形的高度，c為常數(shù)，例如c為10，&&表示邏輯運算符“與”。

輪廓圖像獲得模塊130得到輸電線路的輪廓圖像后，輸電線路標(biāo)識模塊140需要根據(jù)該輪廓圖像對原始圖像中的輸電線路進(jìn)行標(biāo)識，即在原始圖像上重新繪制篩選后輪廓圖像，以使用戶準(zhǔn)確識別出原始圖像中的輸電線路。在一個實施例中，如圖8所示，所述輸電線路標(biāo)識模塊140可以包括：

輪廓點提取單元1401，用于從所述輸電線路的輪廓圖像中獲得所述輸電線路的輪廓點以及所述輪廓點的坐標(biāo)；

輪廓點繪制單元1402，用于將所述原始圖像作為背景圖像，將所述輪廓點作為前景圖像，根據(jù)所述輪廓點的坐標(biāo)將所述輪廓點繪制在所述原始圖像上。

為了及時有效的查找出隱藏的危害，各個地區(qū)的電力部門投入大量的人、財、物，應(yīng)用于電力傳輸線路的巡邏、監(jiān)視以及維護(hù)之中。而對線路主動識別成為業(yè)界研究重點。傳統(tǒng)技術(shù)中，一般采用下述方法對輸電線路進(jìn)行識別監(jiān)控：采用高精度儀器實現(xiàn)對輸電線的精確監(jiān)控，但是這種儀器價格高昂，而且其可以使用的范圍較??；維護(hù)人員手動對監(jiān)測得到的視頻圖像進(jìn)行分析計算，因為個人的工作精力是有限度的，且監(jiān)控中心獲取的視頻信息量非常多，這樣可能無法準(zhǔn)確識別出輸電線路，導(dǎo)致對某些傳輸線路斷的監(jiān)視測量不到位，不能做到檢測問題的及時性和有效性，從而對傳輸線路安全存在威脅；航拍視角和地面視角的機器視覺線路識別技術(shù)，這些視角多為臨時措施，不適用于對架空線路的長期監(jiān)視；從桿塔俯視觀察線路及對側(cè)桿塔運行是線路視頻監(jiān)控的發(fā)展方向，然而復(fù)雜背景給輸電線路圖像識別提出了挑戰(zhàn)。

上述輸電線路識別方法和裝置，通過基于機器視覺的輸電線路識別，實現(xiàn)了對圖片目標(biāo)識別物線路的有效辨識，提高了識別的通用性和識別準(zhǔn)確率，有助于進(jìn)一步實現(xiàn)異物入侵、斷線斷股、覆冰厚度、風(fēng)舞擺動等分析判斷，保證了問題檢測的及時性和有效性，保障了傳輸線路安全穩(wěn)定；不受復(fù)雜背景的影響，一定條件下可以在大霧天氣下可靠工作，具有較強的魯棒性；成本低，可以應(yīng)用于多種場景，不受視角的限制，適用于對架空線路的長期監(jiān)視。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(read-onlymemory，rom)或隨機存儲記憶體(randomaccessmemory，ram)等。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。