[發明專利]一種基于無人機圖像的桿塔自動提取方法

在審

• 申請號: 202011284522.0
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112561856A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 龔堅剛;丁祥;劉燕平;丁小蔚;章李剛;周文俊;楊繼平;麻瀟波
• 申請（專利權）人: 浙江華云電力工程設計咨詢有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/136
• 代理公司: 安徽明至知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34183
• 代理人: 王蘇陽

本發明提出了一種基于無人機圖像的線路桿塔自動提取方法。所述方法包括如下步驟：采用RGB閾值對線路桿塔進行粗提取，并結合連通域對圖像背景進行去除；然后通過LSD(Line Segment Detector)直線檢測與算法對桿塔進行直線分割檢測和交運算；最后結合Hough變換對直線段進行編組，合并為完整的線路桿塔。

技術領域

本發明涉及電力運維領域，具體地說是對無人機采集得到的圖像進行分析，避免噪聲干擾精確地提取出輸電線路桿塔。

背景技術

伴隨著國民經濟的快速發展，對于電能需求進一步增長，由此架空線路的規模逐漸增大。架空線路多處于地貌復雜、交通不便地區且結構較為復雜，人力開展巡檢已經無法滿足其需求。與傳統的人工巡視檢查方式相比，無人機巡檢不僅降低檢測成本和人員危險性，而且可以數字化、圖像化、三維化。通過航拍建模的方式展示空中視角的架空線路和走廊，很大程度克服人工巡視檢查的局限性。

利用無人機圖像的特征點匹配算法所建立的三維模型僅僅包含架空線路和走廊，并未包含線路桿塔。這是因為與地表物和架空線路不同，桿塔屬于鏤空結構，難以通過特征點匹配進行建模。強行使用算法建模易造成桿塔結構不全等錯誤。因此，設計合適的線路桿塔提取方案，以應對復雜背景信息的干擾顯得尤為重要。

發明內容

針對現有問題，本發明提出一種基于無人機圖像的線路桿塔自動提取方法，以解決在無人機圖像中應對復雜干擾信息的桿塔提取問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

所述采用RGB閾值對線路桿塔進行粗提取、連通域去除背景、LSD直線分割和交運算、和Hough變換完成對線路桿塔三維建模。

第一步，所述采用RGB閾值對線路桿塔進行粗提取并結合連通域去除背景包括：

鐵塔和導線在航拍影像上具有較為明顯的輻射特征，利用輻射特征的可以排除大部分的背景信息，特別是和鐵塔、導線輻射特征差別較大的背景，如地表植被等。采用影像RGB閾值法，通過閾值的調整和控制達到保留鐵塔與導線信息，同時排除大量背景信息的目標。

第二步，所述采用RGB閾值對線路桿塔進行粗提取并結合連通域去除背景包括：

基于輻射特征直線檢測的結果必然仍然帶有大量背景信息。但是這種背景信息與鐵塔、導線信息相比大都是離散的點，或者非常小的區域。而鐵塔塔材連通處眾多、導線更是貫穿整幅影像。根據這一特征，根據區域連通性的篩選將那些離散點，短線段和小面積的封閉區域進行去除，最大限度剔除復雜的背景影像信息。

第三步，所述通過LSD算法對桿塔進行直線分割檢測和交運算包括：

計算每個素與基準線的夾角以構建基準線場然后利用區域生長算法合并場里方向近似一致的像素，得到一系列線支撐域，最后在這些域內進行像素合并提取直線段。

第四步，所述通過LSD算法對桿塔進行直線分割檢測和交運算包括：

利用LSD算法的線段檢測結果與基于連通性去除背景的提取結果進行“交”運算，即一個像素在兩組數據中都為目標時，將其推斷為鐵塔即提取目標。

第五步，結合Hough完成對直線段初步提取包括：

由定義θ∈[0,180)，ρ表示為坐標原點到該直線的距離，那么可以根據每一個點(x,y)及離散的θ值將ρ計算出來，通過累計所有的(ρ,θ)可以獲得最終的權值，并選擇其最大值，記作A_m(ρ,θ)。如果A_m(ρ,θ)的值大于設定的閾值，即可以找到直角坐標系中直線的位置。

直線檢測的Hough變換可以定義為：