[發(fā)明專利]基于圖像處理的高壓線識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010129736.0
• 申請(qǐng)日: 2010-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN101806888A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟華東;劉一民;胡晨曦;魏軼旻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41;G06T7/00
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技術(shù)領(lǐng)域

基于圖像處理的高壓線識(shí)別方法，通過圖像處理的方式，在雷達(dá)探測的目標(biāo)回波點(diǎn)中提 取出高壓鐵塔對(duì)應(yīng)的回波點(diǎn)，并連接出高壓線，屬于高壓線識(shí)別檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

本發(fā)明針對(duì)當(dāng)前直升機(jī)及其他低空飛行器在低空飛行時(shí)易于高空電力線碰撞而發(fā)生墜毀 事故的問題，提出了利用高壓線塔回波點(diǎn)的分布特性遠(yuǎn)距離探測和感知高壓線的方法。

以下的文章和專利文獻(xiàn)，基本覆蓋了該領(lǐng)域主要的背景技術(shù)。為了交待出技術(shù)的發(fā)展過 程，讓它們時(shí)間順序排列，并逐個(gè)介紹文獻(xiàn)的主要貢獻(xiàn)以及缺點(diǎn)。

1.Kazuo?Yamamoto，Kimio?Yamada，Obstacle?Detection?for?Helicopter?Flights?by? Infrared?Images，Proceeding?of?SPIE(Vol?4363)，2001，76-85

作者采用高分辨率的紅外探測相機(jī)(頻帶響應(yīng)：8-12um)來獲得圖像，在此基礎(chǔ)上通過 圖像分塊、自適應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展和方向?yàn)V波器的處理來增強(qiáng)目標(biāo)與背景的對(duì)比度，最后用擬 合出水平或近似水平的線來表示目標(biāo)，作用距離為100～500m。缺點(diǎn)是無法判斷目標(biāo)的距離， 易受惡劣天氣影響。

2.K?Schulz，S?Scherbarth，U?Fabry，Hellas：Obstacle?Warning?System?for? Helicopters，Proceeding?of?SPIE(Vol?4723)，2002，1-8

基于激光防撞雷達(dá)的直升機(jī)障礙物告警系統(tǒng)(HELLAS)，使用雙軸掃描1.5um激光雷達(dá)探 測目標(biāo)，距離則采用脈沖雷達(dá)測量，可以探測10mm直徑電力線，探測距離為300～900m，但 白天工作時(shí)太陽射線的干擾會(huì)降低系統(tǒng)性能，在惡劣氣候條件下作戰(zhàn)能力也有所降低。

3.Robert?J?Fontana，J?F?Larrick，Jeffrey?E?Cade，Eugene?P?Rivers?Jr，An?Ultra? Wideband?Synthetic?Vision?Sensor?for?Airborne?Wire?Detection，Proceedings?of? SPIE(Vol?3364)，1998，2-10

使用超寬帶雷達(dá)，用極短的脈沖獲得較高的分辨率，較寬的頻帶也能夠探測到更多的目 標(biāo)，抗干擾性能也更好。缺點(diǎn)是由于脈沖能量小，作用距離有限。

4.V?N?Danovskii，V?Ya?Kim，V?M?Lisitsyn，K?V?Obrosov，S?V?Tikhonova，Information? Support?of?Low-Altitude?Flight?Safety，Journal?of?Computer?and?Systems?Sciences? International(Vol?46)，2007

使用毫米波雷達(dá)站和1.54um的激光定位雷達(dá)來探測目標(biāo)。激光定位雷達(dá)可以優(yōu)化低空飛 行姿態(tài)，并檢測多種目標(biāo)如電纜、柱狀物和電線等。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，0.3～1.5km內(nèi)的電力線可以 被檢測到。

通過對(duì)現(xiàn)有探測高壓線的技術(shù)的總結(jié)和比較可以看出，現(xiàn)有直升機(jī)防撞設(shè)備主要分為以 下幾個(gè)方向：利用紅外成像儀探測目標(biāo)，這類設(shè)備受氣候影響太大，且作用距離太近；利用 激光防撞雷達(dá)探測目標(biāo)，但激光防撞雷達(dá)較好的應(yīng)用條件是在夜間，白天工作時(shí)太陽射線容 易干擾，而且惡劣氣候條件下作戰(zhàn)能力也會(huì)有所降低；利用毫米波雷達(dá)探測目標(biāo)，探測距離 和抗干擾能力均得到提升，約在1.5～3km左右，技術(shù)要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

經(jīng)過總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，高壓線塔的分布有它所遵循的設(shè)計(jì)原則，相鄰的一組高壓線鐵 塔具有均勻的間隔和較好的連續(xù)分布，據(jù)此可以確定高壓線鐵塔的位置并進(jìn)一步繪制出電力 線的分布圖。

基于圖像處理的高壓線識(shí)別方法，該方法步驟如下：

步驟一：判定高壓線鐵塔

(1)一次點(diǎn)跡凝聚

用點(diǎn)跡凝聚方法，把相鄰的點(diǎn)跡融合成一個(gè)目標(biāo)，距離用range_pro表示，方位用 azimuth_pro表示，復(fù)數(shù)用x表示；

(2)對(duì)凝聚后的點(diǎn)跡作臨域分析

對(duì)高壓線鐵塔的判斷是通過它臨近目標(biāo)的分布作出的，其中，高壓線鐵塔的臨近目標(biāo)具 有以下特征：

(2.1)一個(gè)鐵塔目標(biāo)可能包含多個(gè)凝聚點(diǎn)跡，這些點(diǎn)跡在空間上很近；