[發明專利]一種基于統計特征建模的山林火點監測方法、系統、終端設備及可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202110401734.0
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113111783A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 黃志鴻;張可人;黃偉;朱光明;張弘強
• 申請（專利權）人: 國網湖南省電力有限公司;國網湖南省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06F30/27
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 姚瑤

本發明公開了一種基于統計特征建模的山林火點監測方法、系統、終端設備及可讀存儲介質，所述方法包括如下步驟：步驟1：獲取山林圖像；步驟2：利用低秩矩陣恢復方法從所述山林圖像中提取低秩地物特征項；步驟3：計算所述低秩地物特征項中每個像素與背景像素之間的馬氏距離，并根據馬氏距離識別火災區域。本發明所述方法通過低秩矩陣恢復，抑制圖像中噪聲等環境因素的干擾，分離出低秩圖像。然后，通過計算低秩圖像中的馬氏距離，有效抑制背景區域對火點檢測的干擾，提高山火監測結果的可靠性。

技術領域

本發明屬于輸電線路安全技術領域，具體涉及一種基于統計特征建模的山林火點監測方法、系統、終端設備及可讀存儲介質，適用于輸電線路山林火點監測。

背景技術

隨著我國電力系統的飛速發展，高壓遠距離架空輸電線路日益增多。大量輸電線路現已延伸到了地形險峻、地勢起伏大的山林地區。受山林地區的地理條件和復雜氣象環境限制，人工巡檢等常規手段難以滿足實時性和寬廣度的山林火點監測要求。山林火點一旦未能及時控制，生成的煙塵上升，導致空氣絕緣降低形成導電通道，易引發線路跳閘停電，給輸電線路安全穩定的運行帶來巨大挑戰。因此，提出可靠的山林火點監測方法，及時預警火情與火勢，進而采取防御措施，對保障輸電線路的正常運行具有重要意義。近年來，隨著遙感成像技術的不斷發展，人類逐漸能更廣闊的空間范圍觀測和獲取地球表面信息。遙感圖像以其動態實時、更新速度快、覆蓋范圍廣等優點，現已成為研究山林火點監測的重要數據來源。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于統計特征建模的山林火點監測方法、系統、終端設備及可讀存儲介質，所述方法通過對圖像的智能處理提取圖像的低秩地物特征，有效抑制圖像中噪聲等環境因素的干擾，再通過逐個將像素作為火電目標，計算其與山林背景的馬氏距離，在復雜山林環境下能精確監測出火點區域，為后續電力巡檢與電網調度提供重要的技術支撐。

一方面，本發明提供的一種基于統計特征建模的山林火點監測方法，包括如下步驟：

步驟1：獲取山林圖像；

步驟2：利用低秩矩陣恢復方法從所述山林圖像中提取低秩地物特征項；

步驟3：計算所述低秩地物特征項中每個像素與背景像素之間的馬氏距離，并根據馬氏距離識別火災區域。

可選地，步驟2中利用低秩矩陣恢復方法從所述山林遙感圖像中提取低秩地物特征項的過程為：求解如下優化模型得到低秩地物特征項，所述優化模型如下：

min||l_k||_*+λ||s_k||₁+2δ/||d_k-l_k-s_k||_F

式中，d_k為輸入的山林圖像d的第k個波段通道，s_k代表噪聲s的第k個波段通道，l_k為低秩地物特征項中第k個波段的特征值，||.||₁為L₁范數，λ為正則化系數，δ為一個懲罰項系數，||.||_F為矩陣的傅里葉范數，||.||_*為矩陣的核范數；k∈[1,3]，分別表示可見光圖像的三通道。

可選地，步驟3中所述低秩地物特征項中像素與背景像素之間的馬氏距離的公式如下：

DRX(x)＝(x-μ)Γ^-1(x-μ)

其中，DRX(x)為所述低秩地物特征項中像素x與背景像素之間的馬氏距離，μ和Γ分別所述低秩地物特征項對應的均值和協方差。

可選地，馬氏距離DRX(x)的取值范圍為[0，1]，表示像素x屬于異常火點類型的概率值，馬氏距離越大，屬于異常火點類型的概率越大。