[發明專利]惡劣氣象條件下運行絕緣子自動識別的圖像增強方法

在審

• 申請號: 201710530359.3
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107330871A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 黃新波;楊璐雅;張燁;張慧瑩;劉新慧;劉成;周巖;張峻歆
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 成丹

技術領域

本發明屬于輸電線路圖像處理技術領域，具體涉及一種惡劣氣象條件下運行絕緣子自動識別的圖像增強方法。

背景技術

近幾年，為使智能化監測電網安全運行，數字圖像處理和計算機機器視覺技術逐漸應用于輸電線路在線監測和故障診斷中，大力推進了智能電網的發展。然而輸電線路常架設在野外，運行環境復雜，且受天氣環境影響，易發生導線舞動、覆冰等故障，嚴重時甚至會導致倒塌事故。因此，需及時對輸電線路進行檢修。

目前輸電線路檢測主要采用直升機巡檢、機器人巡檢，甚至無人機巡檢，而這些方式都需要搭載攝像機進行圖像采集，圖像清晰度與可讀性是后續圖像識別、圖像分析的重要前提條件。在大霧、冰雪等惡劣氣象條件下，攝像機很難拍攝到清晰、可讀性高的圖像，且圖像容易出現模糊，使得很難提取出目標。因此需要對采集圖像進行一定的增強處理，提高圖像的可視化。常用的圖像增強方法主要有對數變換、直方圖均衡化、同態濾波等，但是這些方法對大霧、冰雪等情況處理效果不佳，且通用性差，因此，本發明提出一種改進的絕緣子圖像增強算法，為后續絕緣子有效識別與分析奠定了基礎。

發明內容

本發明的目的是提供一種惡劣氣象條件下運行絕緣子自動識別的圖像增強方法，解決了現有絕緣子識別技術中存在的對大霧、冰雪等情況下采集到的圖像處理效果不佳的問題。

本發明所采用的技術方案是，惡劣氣象條件下運行絕緣子自動識別的圖像增強方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1：對攝像機采集到的絕緣子霧天彩色圖像進行通道分解得到R、G、B三個單通道圖像；

步驟2：用帶顏色恢復的多尺度Retinex增強算法MSRCR獲得三個單通道圖像的反射分量R1、G1、B1及其灰度直方圖；

步驟3：采用二維最小誤差法對步驟2中處理后得到的反射分量R1、G1、B1分別進行兩次分割確定兩個閾值，將獲得的兩個閾值作為分段灰度變換的兩個端點分段點，對三個反射分量分別進行自適應閾值分段灰度變換，得到最終增強的三個單通道圖像R2、G2、B2；

步驟4：將步驟3中得到的三個單通道增強圖像R2、G2、B2進行通道合并得到RGB彩色圖像，即為改進的MSRCR增強算法處理圖。

本發明的特點還在于：

步驟1具體為：

對攝像機采集到的絕緣子霧天彩色圖像進行R、G、B三個通道的分解：

Y＝Rr+Gg+Bb

其中，Y代表某一特定色，R、G、B表示三基色，r、g、b表示比例系數且r+g+b＝1。

步驟2具體為：

步驟2.1：采用帶顏色恢復的多尺度Retinex算法創建一個相對的顏色空間，引入一個色彩恢復因子C，其功能是基于原始圖像的色彩比例關系來增強圖像，第i個顏色通道的對數域形式的色彩恢復系數為：

其中，C_i(x,y)表示第i個顏色通道的整數域形式的色彩恢復系數，S_i(x,y)表示第i個顏色通道的輸入圖像，N表示顏色通道的個數；

步驟2.2：第i個顏色通道的對數域形式的輸出圖像為：

其中，R_i(x,y)為第i個顏色通道的整數域形式的輸出圖像，K表示尺度的個數，W_k表示第k個尺度的權值，F_k(x,y)表示第k個尺度的高斯卷積模板，*表示卷積；

步驟2.3：第i個顏色通道帶顏色恢復系數的整數域形式的輸出圖像為：

R_i′(x,y)＝exp(r_i(x,y)+c_i(x,y))

輸出圖像R_i′(x,y)即為反射分量，得到的三個單通道的反射分量R1、G1、B1。

步驟3中分段灰度變換公式如下：

其中I′(i,j)表示分段變換的輸出灰度值，I(i,j)表示分段變換的輸入灰度值，x₁和x₂表示分段點的橫坐標，y₁和y₂表示分段點的縱坐標，range表示灰度值的最大范圍。

步驟3中采用二維最小誤差法來自動獲得分段灰度變換的兩個端點，二維最小誤差法公式如下：