[發明專利]基于圖像處理的高壓線識別方法

有效

• 申請號: 201010129736.0
• 申請日: 2010-03-19
• 公開（公告）號: CN101806888A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 孟華東;劉一民;胡晨曦;魏軼旻
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于圖像處理的高壓線識別方法，其特征在于，該方法步驟如下：

步驟一：判定高壓線鐵塔

(1)一次點跡凝聚

用點跡凝聚方法，把相鄰的點跡融合成一個目標；

(2)對凝聚后的點跡作臨域分析

對高壓線鐵塔的判斷是通過它臨近目標的分布作出的，其中，高壓線鐵塔的臨近目標具有以下特征：

(2.1)一個鐵塔目標可能包含多個凝聚點跡，這些點跡在空間上很近；

(2.2)臨域內有且僅有兩個相鄰鐵塔目標；

(2.3)相鄰鐵塔目標和自身的距離在250～400m之間；

(2.4)臨近目標在兩個相反的方向上；

(2.5)除臨近鐵塔外，其他目標較少；

(3)對每個點跡進行評分，分數用score表示；

把全平面點跡看做一幅Markov?Random?Field圖像，對于每一個點跡，得到每個點跡和其臨域內其他目標的矢量距離vec，該點跡與其鄰域內某一目標所對應的矢量距離vec定義為以該點跡為起點，以目標點跡為終點的矢量，根據矢量距離的分布進行統計；

把矢量距離按兩種方式劃分，一種是上下平面分，一種是左右平面分，分別統計四類平面中的臨域目標個數NeighbourNum?1:4，以及四類平面中矢量vec的加權平均角度AngleWeightedMean?1:4和加權角度方差AngleWeightedVar?1:4；按如下規則計算該點跡的分數：

(3.1)將該點跡的鄰域按照上下平面劃分或者左右平面劃分，要求至少有一種劃分使得劃分后得到的一對平面中各包含1個臨域目標，否則表示不滿足(2.2)條件，則score＝2；

(3.2)上下平面或者左右平面臨域目標數之差應小于7，否則表示不滿足(2.5)條件，則score＝3；

(3.3)如果條件(2.1)和(2.2)都滿足，則score＝兩種平面劃分中加權角度方差之和小的那一個；

(3.4)在(2.3)的基礎上，在加權角度方差之和小的平面劃分情況下，如果這兩個平?面上的vec加權平均角度之差在弧度1～2之間，則表示不滿足條件(2.4)，則score＝4；

(4)根據評分判定哪些點跡是高壓線鐵塔

把score＜0.15的點跡確定為高壓線鐵塔，記為ObstacleDecision，并根據計算得到的點跡延伸方向在顯示平面上畫線；

步驟二：連接高壓線鐵塔

(1)將相互鄰接的高壓線鐵塔歸類

將位于一高壓線鐵塔A?200米范圍內，以及它的點跡延伸方向正負15度范圍內且距離在200～800米范圍內的另一高壓線鐵塔B、C、D視為與A位于同一排高壓線上，歸為一類；按此規則遍歷所有高壓線鐵塔，將同類的鐵塔歸為一組；

(2)在歸類分組后的高壓線鐵塔組中查找高壓線鐵塔鏈

在每一高壓線鐵塔點組中，按照如下步驟查找高壓線鏈：

(2.1)選定高壓線組內的一個鐵塔點為鏈的第一個節點，選定該鐵塔點的一個點跡延伸方向作為鏈的當前延伸方向；

(2.2)在當前節點周圍200米范圍內查找其他鐵塔點，將它們視為同一高壓線鐵塔，求出這些鐵塔點位置和當前延伸方向的平均值，作為鏈的當前節點位置和當前延伸方向；

(2.3)在鏈的當前節點周圍250～1000米范圍內，以及當前延伸方向正負30度范圍內尋找其他鐵塔點，將其中距當前節點最近的鐵塔點取出作為鏈的當前節點，點跡延伸方向作為鏈的當前延伸方向；

(2.4)重復(2.2)和(2.3)的操作，直至找不到下一個鐵塔點；

(2.5)對高壓線鐵塔組中的每一個鐵塔點及其兩個點跡延伸方向都重復(2.1)～(2.4)操作，找出最長的鐵塔鏈作為結果；

在確定鏈節點的下一延伸方向時，將該點的兩個延伸方向減180度后與當前延伸方向作差，選取偏差大的點跡延伸方向作為下一延伸方向；

(3)在全部點跡中將高壓線鐵塔鏈向頭尾方向延拓

(3.1)將高壓線鐵塔鏈的尾節點作為鏈的第一個節點，尾節點的下一延伸方向作為鏈的當前延伸方向；

(3.2)在當前節點周圍200米范圍內查找其他鐵塔點，將它們視為同一高壓線鐵塔，求出這些鐵塔點位置，作為鏈的當前節點位置，鏈的當前延伸方向不變；?

(3.3)在鏈的當前節點周圍200～600米范圍內，以及當前延伸方向正負15度范圍內尋找其他鐵塔點，將其中距當前節點最近的鐵塔點取出作為鏈的當前節點，鏈的當前延伸方向不變；

(3.4)重復(3.2)和(3.3)操作，直至找不到下一個鐵塔點或遇到其他鏈上的點；

(3.5)將延拓得到的鏈加在原始鏈的尾部；

(3.6)頭部的延拓過程與尾部類似，只是用(2.5)所提的方法判定鏈的延伸方向不與原始鏈相同；

(4)幀間投票

將橫坐標范圍為[-3000m，3000m]，縱坐標范圍為[0，3000m]的區域劃分為30mx30m的小方格，令第n行m列的小方格的實際坐標為[(-3000+15+(m-1)*30)，(0+15+(n-1)*30)]；若小方格的實際坐標位于當前幀找到的鐵塔鏈附近，則令投票矩陣A[n，m]＝1，否則A[n，m]＝0；

假設當前幀號為frame，frame-4幀對應的投票矩陣為A1，frame-3對應的投票矩陣為A2，以此類推，當前幀對應的投票矩陣為A5，判定某小方格[n，m]是否顯示為警戒區格子的標準如下：

score[n，m]＝A1[n，m]*1/7+A2[n，m]*1/7+A3[n，m]*1/7+A4[n，m]*2/7+A5[n，m]*2/7，1/7和2/7為權值；

若score[n，m]大于0.5，則判定該小方格位于警戒區；

小方格是否在鏈附近的判定規則為：

由(2)和(3)可知鏈是由許多段線段連接起來的，遍歷一條鏈的各段，若格子的實際坐標位于某一段的周圍區域，則認為它在鏈的附近，A[n，m]＝1；

步驟三：顯示電力線分布區域

上述所有score[n，m]大于0.5的小方格對應的區域為最終得到的判定的警戒區。?