[發(fā)明專利]從紅外圖像中自動識別架空高壓線的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210376272.2
• 申請日: 2012-10-05
• 公開（公告）號: CN102930280A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俞鴻波;陳懷新
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第十研究所
• 主分類號: G06K9/60
• 分類號: G06K9/60;G01C11/04
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于模式識別領(lǐng)域的智能化目標識別技術(shù)，特別是涉及紅外圖像架空高壓線自動識別方法。

背景技術(shù)

直升機在作戰(zhàn)或者救災過程中經(jīng)常需要貼地飛行，架空高壓電力線對直升機飛行安全造成極大威脅。統(tǒng)計分析表明，絕大部分直升機飛行事故都是由于直升機與架空高壓電力線等障礙物相撞造成的，而且事故概率遠遠超過其它事故。在科索沃戰(zhàn)爭期間,美軍的“阿帕奇”武裝直升機就曾經(jīng)因為碰撞高空電力線而被撞毀墜地。顯然,直升機若沒有架空高壓電力線識別與告警能力是非常危險的。

近年來國外使用航空激光雷達(ALS)系統(tǒng)來探測高壓線路及其周邊樹木的高度，取得了較好的效果。但是ALS有兩個重要的問題，一是成本非常昂貴，二是容易漏掉比較細的危險的目標。且該設(shè)備由于體積、功耗和處理實時性等限制，難以應用于直升機上。

目前國內(nèi)外對于架空高壓線紅外圖像識別方法的研究較少見到。由于高壓交流電流產(chǎn)生的熱量使得高壓線的溫度高于周圍環(huán)境，可以被紅外成像設(shè)備輕易探測到，特別是在夜間人眼目視效果不好的時候，這種優(yōu)勢更加明顯。隨著計算機視覺及圖像處理、模式識別等人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，通過對采集的紅外圖像進行特征提取與信息融合，采用機器視覺方法來實現(xiàn)架空高壓線目標自動識別成為可能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前直升機或無人機等航空飛行器對飛行航路中懸垂高壓線的自動識別問題提出。為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高可靠性和實時準確從紅外圖像自動識別架空高壓線的方法。

為達到上述的目的，本發(fā)明提出的一種從紅外圖像中自動識別架空高壓線的方法，其特征在于包括如下步驟：（1）首先將從外景拍攝到的紅外數(shù)字圖像讀入計算機程序，經(jīng)計算機程序色彩轉(zhuǎn)換模塊進行亮度計算，轉(zhuǎn)換為灰度圖像；（2）然后將上述步驟得到的灰度圖像通過圖像提取模塊進行圖像分割、幾何特征提取、亮度特征提取、邊緣輪廓提取和分段線性特征提取，并將上述圖像分成目標區(qū)域和背景區(qū)域；（3）再通過特征綜合分析識別模塊自動統(tǒng)計、識別區(qū)域中的幾何特征、亮度特征和分段線性特征，逐個掃描篩選，排除不具備高壓線紅外圖像特征的疑似目標，依據(jù)高壓線間的空間幾何關(guān)系特性和成像特性，得出架空高壓線圖像初始像素；（4）最后經(jīng)線性連接與區(qū)域擴展模塊將最終識別出的架空高壓線圖像像素以極坐標或直角坐標方式存儲，通過高壓線像素標記輸出模塊，輸出顯示獲取得到的最終的架空高壓線圖像像素。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果：本發(fā)明中架空高壓線在紅外圖像中的主要成像特征有：高壓線在紅外圖像中表現(xiàn)為一組具有一定懸垂弧度的曲線，且高壓線之間一般為平行關(guān)系，大多數(shù)情況下不相交；高壓線較長，除了在與桿塔之間的連接外，貫通整個圖像；高壓線一般具有特定的光譜特性，在紅外圖像上表現(xiàn)為高壓線上的的亮度值均勻，且高于周圍的背景；在圖像上，高壓線的寬度為一到數(shù)個像素。本發(fā)明依據(jù)高壓線的空間幾何關(guān)系和紅外成像特性，完成高壓線在紅外圖像中的自動識別，具有高可靠性和實時處理的特點。

本發(fā)明將目前計算機視覺、模式識別引入直升機高壓線安全告警中，利用航拍紅外圖像中的視覺信息實現(xiàn)輸電架空高壓線路的智能識別，體現(xiàn)了多學科與多領(lǐng)域的交叉性。為實現(xiàn)高壓線防撞自動報警提供了解決方法和堅實的基礎(chǔ)。

附圖說明

為了更清楚地理解本發(fā)明，現(xiàn)將通過本發(fā)明實施方式，同時參照附圖，來描述本發(fā)明，其中：

圖1是本發(fā)明架空高壓線紅外圖像識別方法流程圖；

具體實施方式

參閱圖1。本發(fā)明所提出的高壓線圖像識別方法依據(jù)高壓線的圖像特征來開發(fā)。根據(jù)本發(fā)明提出的一種從紅外圖像中自動識別架空高壓線的方法，可通過如下步驟予以實現(xiàn)：

1）從外景拍攝到的紅外數(shù)字圖像由計算機程序讀入采集的源圖像，讀入計算機程序的拍攝紅外數(shù)字圖像，經(jīng)計算機程序色彩轉(zhuǎn)換模塊進行亮度計算，通過亮度計算轉(zhuǎn)換為灰度圖像。色彩轉(zhuǎn)換模塊將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，是指彩色圖像像素按紅R、綠G、藍B分成三分量，對于一個三分量為R、G、B的彩色圖像像素，該點的亮度按以下公式計算：

I＝0.114B+0.587G+0.299R

其中，R、G、B分別代表彩色圖像像素的紅色、綠色和藍色分量。