[發明專利]一種基于航拍圖像的輸電線路絕緣子目標識別方法

有效

• 申請號: 202011125332.4
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112270234B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 田海瑞;侯春萍;王致芃;曹凱鑫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/774;G06V10/80;G06V10/82;G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種基于航拍圖像的輸電線路絕緣子目標識別方法，包括下列步驟：

第一步，準備數據集

(1)通過無人機拍攝不同環境的輸電線路絕緣子數據集，且每個圖片是由陶瓷絕緣子、復合絕緣子、玻璃絕緣子一種或幾種組合而成，確定訓練數據集和測試數據集；

(2)準備絕緣子目標檢測的標簽數據：每張絕緣子圖片中絕緣子的位置和旋轉方向不同，考慮到本算法訓練需要帶旋轉角度的Ground Truths，重新設計標記軟件，標記軟件采用多邊形的標記方式，生成標記文件，內部利用最小外接矩形，計算出多邊形的最小外接矩形

第二步，分別提取絕緣子圖片的片段特征和鏈接特征

(1)提取航拍圖像的絕緣子片段特征；

(2)以識別網絡VGG16作為網絡的主要骨干，并將VGG16的最后兩個全連接層改成卷積層，同時在后面額外添加4個卷積層，利用這些卷積層提取深層次絕緣子特征圖；

(3)添加額外的增強網絡即特征金字塔網絡；增加網絡的多特征融合能力，將高層次網絡特征和低層次網絡特征融合起來，增強網絡的表達能力，將融合得到的特征映射圖來做檢測預測；

(4)對于片段特征，網絡最終輸出維度為7的預測值包括2個置信參數和5個偏置參數；

(5)提取絕緣子片段之間的鏈接特征：通過卷積來產生片段和八鄰域之間的鏈接特征，每個鄰域兩個參數，表示置信分數；針對不同卷積層之間的鏈接特征，檢測當前卷積層和上一層卷積層的四鄰域關系，最終網絡輸出為層內片段的八鄰域鏈接特征置信參數16個和跨層片段的四鄰域鏈接特征置信參數8個；

第三步，融合片段特征和鏈接特征

(1)將檢測到的絕緣子片段特征和鏈接特征建立成圖模型，利用深度優先搜索算法(DFS)找到連通分量，每個連通分量為包括一系列同一行片段特征的集合；

(2)利用最小二乘法線性回歸得到一條回歸線段，然后利用回歸得到線段的起點和終點計算出識別區域的中心坐標；

(3)求解片段的平均高度和平均偏置角度作為識別區的高度和偏置角度，最后求解出最遠的片段之間的距離即為寬度，得到目標識別區域。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，利用最小外接矩形，計算出多邊形的最小外接矩形，方法為：

a.求凸包，采用Graham掃描法找出多邊形的凸包；

求最小外接矩形，對于多邊形P的一個外接矩形存在一條邊與原多邊形的邊共線，利用多條切線，其中一條與多邊形一條邊重合，確定外接矩形，方法為：利用枚舉每一條邊，求出對面最遠的點，以及最兩邊的點，最終求解出最小外接矩形。