[發明專利]一種基于無人機雙目視覺SGC算法的輸電線路提取方法

有效

• 申請號: 201811340192.5
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109523528B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 陳玉;王傳策;張敏;李云;黃凱;任凌然
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;G06T7/136
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種基于無人機雙目視覺SGC算法的輸電線路提取方法，包括步驟：圖像采集，圖像信息的采集是雙目視覺系統的基礎，圖像采集受到自然環境、相機性能、拍攝水平的影響，高質量的圖像數據將為后期的圖像處理提供極大的便利；雙目相機標定需要分別獲取左、右相機的內外參數，確定兩個相機的相對位置關系，最后建立雙目成像模型，指導目標三維信息的計算；圖像校正，在采集到初始圖像對之后，需要對其進行顏色校正和幾何校正；校正圖像進行SGC立體匹配，獲取視差圖；完成灰度直方圖的分析，采用雙峰閾值分割算法進行視差圖的分割，得到純凈的輸電線路。采用本發明的技術方案，能夠很大程度地提高輸電線路的檢測正確率。

技術領域

本發明屬于輸電線路無人機巡檢和計算機視覺技術領域，具體涉及一種基于無人機雙目視覺SGC算法的輸電線路提取方法。

背景技術

我國供電需求較大，輸電線路分布廣泛，其中不乏跨越險峻山區以及復雜地形，對于處于險峻山區的輸電線路，存在一些隱患難以發現，例如導線斷股、異物懸掛等缺陷。采用無人機進行電力線路巡檢，不僅省時省力，更適用于險峻地區的輸電線路的巡檢需求。電網公司已將無人機巡檢應用于輸電線路的巡檢，并建立了無人機與人工巡檢相結合的巡檢方式。

目前，國內外學者對于輸電線路巡檢圖像診斷做了大量研究，但大多都是針對傳統的輸電線路二維圖像，開展不同的圖像處理算法研究，旨在提高輸電線路缺陷識別的效率和準確率。但是，由于無人機巡檢輸電線路圖像背景極其復雜，包括山川、河流、道路、樹木、農田及建筑等等，這些復雜的背景直接影響了傳統的圖像識別效果。如果能夠將無人機巡檢圖片中前景的輸電線路和復雜背景區分開來，將大大提高輸電線路的缺陷識別準確率。

雙目視覺及深度成像是實現上述需求的有效途徑，即無人機搭載雙目成像裝置，獲取輸電線路的雙目圖像，采用立體匹配算法，獲取圖像中各個目標的深度信息，基于深度信息可將前景輸電線與復雜背景進行分離。目前對于雙目視覺和深度成像技術在輸電線路巡檢應用方面，未見相關報道。在雙目視覺研究方面，國外有著較高的水平，我國在該領域的研究也取得了一些進展。Hrabar使用雙目視覺方法和LiDAR設備，可以檢測到大型桿塔和樹木，但不能檢測出導線的位置；重慶大學楊浩等人采用雙目立體視覺技術對覆冰絕緣子進行了檢測；華中科技大學常文凱等人采用雙目立體視覺近距離測量導線局部三維位置信息，測量結果與實際導線寬度非常接近。在立體匹配方法研究方面，絕對誤差和算法(SAD，Sum of Absolute Differences)用于圖像塊匹配，將每個像素對應數值之差的絕對值求和，用以評估兩個圖像塊的相似度，常用于多級處理的初步篩選；Roy最早將圖割算法(GC，Graph Cuts)應用于立體匹配中，實驗結果表明對于全局匹配算法存在的缺點，GC立體匹配算法能夠有效克服，并且可避免視差在極線附近不連續的問題。

發明內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種可以將復雜多變的自然背景與輸電線路進行有效分割得到純凈輸電線路圖像的基于無人機雙目視覺SGC輸電線路提取的方法，該方法針對無人機巡檢復雜背景輸電線路圖像識別的難題，采用了SGC立體匹配算法與閾值分割算法對輸電線雙目圖像進行處理。其中，SGC立體匹配算法獲取輸電線圖像有效視差圖，采用閾值分割算法對視差圖進行分割將復雜背景剔除獲得純凈的輸電線，能夠很大程度地提高輸電線路的檢測正確率。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種基于無人機雙目視覺SGC算法的輸電線路提取方法，包括以下步驟：

(1)對左、右相機進行立體標定，分別獲取左、右相機的內外參數，確定兩個相機的相對位置關系，最后建立雙目成像模型，指導目標三維信息的計算；

(2)通過無人機搭載雙目相機獲取輸電線路左右圖像；

(3)采集到初始圖像對之后，對其進行顏色校正和幾何校正，獲得極線校正后的圖像；

(4)對極線校正后的圖像進行SGC立體匹配算法處理，獲得視差圖；