一種基于圖像處理的高壓線漂浮物報(bào)警方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及到數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，特別涉及到一種基于圖像處理的高壓線漂浮物報(bào)警方法。一種基于圖像處理的高壓線漂浮物報(bào)警方法包括以下步驟，圖像獲取、高壓線檢測(cè)、漂浮物檢測(cè)以及報(bào)警信息自動(dòng)生成。本發(fā)明提供的基于圖像處理的高壓線漂浮物報(bào)警方法，通過(guò)架在鐵塔上的智能攝像機(jī)能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出高壓線以及高壓線附近的漂浮物，并能夠自動(dòng)地推送報(bào)警信息到主站，滿足電力公司在防外破系統(tǒng)工程化應(yīng)用方面的要求。
【專利說(shuō)明】
一種基于圖像處理的高壓線漂浮物報(bào)警方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及到數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，特別涉及到一種基于圖像處理的高壓線漂浮物報(bào)警方法，并應(yīng)用于嵌入式工程化產(chǎn)品中。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)已經(jīng)滲入到社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)方面，以工業(yè)智能攝像機(jī)為代表的產(chǎn)品出現(xiàn)在生產(chǎn)車間，代替了許多人工勞力，降低了企業(yè)的人力成本，同時(shí)也提高了工作效率。
[0003]而其中，實(shí)現(xiàn)高壓線上漂浮物自動(dòng)報(bào)警是各電力公司面臨的迫切需求。目前，大部分高壓線線路故障都是外力破壞引起的，而因飄浮物造成的外部故障，所占比例在達(dá)到30%左右。由于電力公司對(duì)高壓線上出現(xiàn)的漂浮物還停留在人工巡檢的階段，這不但是一個(gè)繁瑣的工作，而且還會(huì)出現(xiàn)漏檢、誤檢等情況，處理不及時(shí)容易發(fā)生斷電事故，影響較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于圖像處理的高壓線漂浮物報(bào)警方法，主要包括如下幾個(gè)步驟:
步驟一、圖像獲取，對(duì)固定放置在鐵塔上的攝像機(jī)進(jìn)行初始化，獲得一幅沒(méi)有漂浮物的高壓線圖像，作為背景圖，記I1，然后繼續(xù)從智能攝像機(jī)的視頻流中取出待檢測(cè)圖像，記為12；
步驟二、高壓線檢測(cè)，從I1中獲得高壓線區(qū)域圖像之后將其轉(zhuǎn)換成灰度圖像進(jìn)行處理，然后對(duì)其做邊緣檢測(cè)，得到高壓線邊緣圖像；
步驟三、漂浮物檢測(cè)，通過(guò)幀差法實(shí)現(xiàn)高壓線漂浮物的檢測(cè)，首先，將IdPI2裁剪得到相同區(qū)域的兩幅圖像，然后對(duì)這兩幅圖像做幀差運(yùn)算取絕對(duì)值，得到一幅幀差圖，通過(guò)幀差圖來(lái)判斷高壓線上有無(wú)漂浮物的出現(xiàn)，再對(duì)幀差圖進(jìn)行灰度化、二值化以及形態(tài)學(xué)開(kāi)始運(yùn)算處理，得到只有O和I表示的圖像，O表示圖像的背景，如果出現(xiàn)漂浮物，I就表示漂浮物；步驟四、報(bào)警信息自動(dòng)生成，首先，通過(guò)步驟3可以判斷高壓線上有無(wú)漂浮物，如果沒(méi)有漂浮物，則不需要發(fā)送報(bào)警信息;如果有漂浮物，則可以按照下面的步驟進(jìn)一步確定是否要發(fā)送報(bào)警信息:(I)計(jì)算步驟3中漂浮物的重心，記為(XQ，yQ)，再計(jì)算下一幀漂浮物的重心(X1，yi)，并比較與(X0，yo)之間的距離，如果在水平方向或垂直方向小于某個(gè)距離閾值(DiS_threSh)，則認(rèn)為是連續(xù)的漂浮物；否則，認(rèn)為是漂浮物徘徊，這種情況不報(bào)警；(2)計(jì)算(XQ，yQ)到步驟2生成的所有高壓線的距離，記為D(i)，i=l，2，……，N;N為高壓線的數(shù)目；
(3)求出D(i)，i=l，2,......，_勺最小值，記為D_min; (4)如果D_min小于給定的距離閾值，那么其滿足報(bào)警的第一個(gè)條件；(5)如果(4)的狀態(tài)一直持續(xù)超過(guò)時(shí)間閾值(Time_thresh)，那么其滿足報(bào)警的第二個(gè)條件；(6)如果兩個(gè)條件都滿足，發(fā)送報(bào)警信息，同時(shí)更新背景圖像Ii;否則，每隔時(shí)間閾值(Time_thresh)更新背景圖像Ιι。
[0005]本發(fā)明提供的基于圖像處理的高壓線漂浮物報(bào)警方法，通過(guò)架在鐵塔上的智能攝像機(jī)能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出高壓線以及高壓線附近的漂浮物，并能夠自動(dòng)地推送報(bào)警信息到主站，滿足電力公司在防外破系統(tǒng)工程化應(yīng)用方面的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是本發(fā)明的總體流程圖。
[0007]圖2是本發(fā)明的視頻流原始圖。
[0008]圖3是本發(fā)明的高壓線檢測(cè)圖。
[0009]圖4是本發(fā)明的背景原始圖。
[0010]圖5是本發(fā)明的漂浮物原始圖。
[0011]圖6是本發(fā)明的漂浮物檢測(cè)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了更好理解本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程，下面將結(jié)合附圖和實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0013]圖1是本發(fā)明的總體流程圖，圖2是高壓線上某一個(gè)鐵塔上獲取的原始圖像，從圖1中可以看出本發(fā)明有4個(gè)主要的實(shí)施步驟，即圖像獲取、高壓線檢測(cè)、漂浮物檢測(cè)以及報(bào)警自動(dòng)生成，各部分的【具體實(shí)施方式】如下:
步驟一、圖像獲取
首先，對(duì)固定放置在鐵塔上的攝像機(jī)進(jìn)行初始化，獲得一幅沒(méi)有漂浮物的高壓線圖像，作為背景圖，記I1，它將根據(jù)后續(xù)的報(bào)警情況不斷地進(jìn)行更新，有利于掌握現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)際情況;然后繼續(xù)從智能攝像機(jī)的視頻流中取出待檢測(cè)圖像，記為12，用于檢測(cè)高壓線上是否存在漂浮物。
[0014]步驟二、高壓線檢測(cè)
從1:中獲得高壓線區(qū)域圖像之后將其轉(zhuǎn)換成灰度圖像進(jìn)行處理，然后選擇canny邊緣檢測(cè)算子，對(duì)其做邊緣檢測(cè)，得到高壓線邊緣圖像13，在13中能夠明顯的看到每一條高壓線的邊緣特征情況，為了得到更清晰的線條，將I3進(jìn)行數(shù)字形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算處理，在本發(fā)明中，閉運(yùn)算采用20*20的橢圓結(jié)構(gòu)元素，這樣得到的圖像I4中同一方向的高壓線就變成一股線，再將I4通過(guò)細(xì)化處理就得到單個(gè)像素的高壓線圖像15，最后，將I5用霍夫變換進(jìn)行線檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果就是本發(fā)明需要得到的高壓線，如圖3所示。
[0015]步驟三、漂浮物檢測(cè)
考慮到漂浮物在高壓線上的狀態(tài)可能為運(yùn)動(dòng)或者靜止，故本發(fā)明將通過(guò)幀差法實(shí)現(xiàn)高壓線漂浮物的檢測(cè)，首先，將IdPI2裁剪得到相同區(qū)域的兩幅圖像，如圖4和5所示，然后對(duì)這兩幅圖像做幀差運(yùn)算取絕對(duì)值，得到一幅幀差圖像16，這樣可以通過(guò)I6來(lái)判斷高壓線上有無(wú)漂浮物的出現(xiàn);再對(duì)I6進(jìn)行灰度化和二值化處理，得到二值化圖像17，由于幀差法對(duì)光線的變化比較敏感，得到的圖像I7會(huì)產(chǎn)生許多無(wú)關(guān)的信息，所以為了消除這些干擾信息，需要對(duì)17再進(jìn)行形態(tài)學(xué)開(kāi)運(yùn)算處理，在本發(fā)明中，開(kāi)運(yùn)算采用3*3的矩形結(jié)構(gòu)元素;最后再對(duì)I7提取最大連通域，得到只有O和I表示的圖像18，如圖6所示，O表示圖像的背景，如果出現(xiàn)漂浮物，那么I就表示漂浮物。
[0016]在本發(fā)明中，設(shè)置了表示漂浮物面積的閾值，先統(tǒng)計(jì)圖6中白色區(qū)域的像素個(gè)數(shù)，記為N u m，將最小漂浮物面積的閾值記為A r e a _ t h r e s h I，將最大漂浮物面積的閾值記為Area_thresh2，如果Num〈 Area_threshl，或者Num>Area_thresh2，那么將圖6置為O，本實(shí)例中，對(duì)于采集720P的圖像Area_threshl取100而Area_thresh2取10000，通過(guò)此閾值可以控制高壓線上漂浮物面積的大小，對(duì)于太小或太大的漂浮物本發(fā)明不考慮。
[0017]步驟四、報(bào)警自動(dòng)生成
首先，通過(guò)步驟3可以判斷高壓線上有無(wú)漂浮物，如果沒(méi)有漂浮物，則不需要發(fā)送報(bào)警信息;如果有漂浮物，則可以按照下面的步驟進(jìn)一步確定是否要發(fā)送報(bào)警信息。
[0018](I)計(jì)算步驟3中漂浮物的重心，記為(x0，y0)，再計(jì)算下一幀漂浮物的重心(xl，y I)，并比較與(x0，y0)之間的距離，如果在水平方向或垂直方向小于某個(gè)距離閾值(Dis_thresh)，則認(rèn)為是連續(xù)的漂浮物;否則，認(rèn)為是漂浮物徘徊，這種情況不報(bào)警；
(2)計(jì)算(x0，y0)到步驟2生成的所有高壓線的距離，記為D(i)，i=l，2，……，N;N為高壓線的數(shù)目；
(3)求出D(i)，i=l，2，……小的最小值，記為D_min;
(4)如果D_min小于給定的距離閾值，那么其滿足報(bào)警的第一個(gè)條件；
(5)如果(4)的狀態(tài)一直持續(xù)超過(guò)時(shí)間閾值(Time_thresh)，那么其滿足報(bào)警的第二個(gè)條件；
(6)如果兩個(gè)條件都滿足，那么即可發(fā)送報(bào)警信息，同時(shí)更新背景圖像I1;否則，每隔時(shí)間閾值(Time_thresh)更新背景圖像11。
[0019]本發(fā)明公開(kāi)了一種基于圖像處理的高壓線漂浮物報(bào)警方法，該技術(shù)能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出高壓線以及高壓線附近的漂浮物，并能夠自動(dòng)地推送報(bào)警信息到主站，滿足電力公司在防外破系統(tǒng)工程化應(yīng)用方面的要求，克服了以往人工巡檢方式帶來(lái)的不便以及航拍方式帶來(lái)的高成本低效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于圖像處理的高壓線漂浮物報(bào)警方法，包括如下步驟:步驟一、圖像獲取，對(duì)固定放置在鐵塔上的攝像機(jī)進(jìn)行初始化，獲得一幅沒(méi)有漂浮物的高壓線圖像，作為背景圖，記I1，然后繼續(xù)從智能攝像機(jī)的視頻流中取出待檢測(cè)圖像，記為I2;步驟二:高壓線檢測(cè)，從1:中獲得高壓線區(qū)域圖像之后將其轉(zhuǎn)換成灰度圖像進(jìn)行處理，然后對(duì)其做邊緣檢測(cè)，得到高壓線邊緣圖像;步驟三、漂浮物檢測(cè)，通過(guò)幀差法實(shí)現(xiàn)高壓線漂浮物的檢測(cè)，首先，將1:和I2裁剪得到相同區(qū)域的兩幅圖像，然后對(duì)這兩幅圖像做幀差運(yùn)算取絕對(duì)值，得到一幅幀差圖，通過(guò)幀差圖來(lái)判斷高壓線上有無(wú)漂浮物的出現(xiàn)，再對(duì)幀差圖進(jìn)行灰度化、二值化以及形態(tài)學(xué)開(kāi)始運(yùn)算處理，得到只有O和I表示的圖像，O表示圖像的背景，如果出現(xiàn)漂浮物，I就表示漂浮物;步驟四、報(bào)警信息自動(dòng)生成，首先，通過(guò)步驟3可以判斷高壓線上有無(wú)漂浮物，如果沒(méi)有漂浮物，則不需要發(fā)送報(bào)警信息;如果有漂浮物，則可以按照下面的步驟進(jìn)一步確定是否要發(fā)送報(bào)警信息:(I)計(jì)算步驟3中漂浮物的重心，記為(XQ，yQ)，再計(jì)算下一幀漂浮物的重心(Xi，yi)，并比較與(xo，yo)之間的距離，如果在水平方向或垂直方向小于某個(gè)距離閾值(Dis_thresh)，則認(rèn)為是連續(xù)的漂浮物；否則，認(rèn)為是漂浮物徘徊，這種情況不報(bào)警；(2)計(jì)算(XQ，yQ)到步驟2生成的所有高壓線的距離，記為D(i)，i=l，2，……，N;N為高壓線的數(shù)目；(3)求出D(i)，i=l，2,......，_勺最小值，記為D_min; (4)如果D_min小于給定的距離閾值，那么其滿足報(bào)警的第一個(gè)條件；(5)如果(4)的狀態(tài)一直持續(xù)超過(guò)時(shí)間閾值(Time_thresh)，那么其滿足報(bào)警的第二個(gè)條件；(6)如果兩個(gè)條件都滿足，發(fā)送報(bào)警信息，同時(shí)更新背景圖像Ii;否則，每隔時(shí)間閾值(Time_thresh)更新背景圖像Ιι。2.如權(quán)利要求1所述的基于圖像處理的高壓線漂浮物報(bào)警方法，其特征在于:在步驟二中，將所述高壓線邊緣圖像進(jìn)行數(shù)字形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算處理，再通過(guò)細(xì)化得到單個(gè)像素的高壓線，最后，將細(xì)化的結(jié)果用霍夫變換進(jìn)行線檢測(cè)，得到檢測(cè)結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G08B21/00GK105825619SQ201610174707
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月25日
【發(fā)明人】吳松野, 宋文, 張侖淏
【申請(qǐng)人】南京第五十五所技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司