一种输电线路周边环境中地面隐患的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种输电线路周边环境中地面隐患的检测方法，它包括以下步骤：步骤1：对当前待检测图像做图像预处理，并进行边缘检测得到其边缘图像；步骤2：利用边缘图像分割出地面区域范围，并将非地面区域的像素值置0；步骤3：选择当前待检测图像的前一张图像作为对比图像，对对比图像按照步骤1进行同样操作，利用当前待检测图像和对比图像的边缘图像进行差分处理，并根据差分结果确定当前待检测图像中的变化区域；步骤4：统计当前待检测图像前后N张图像的变化区域信息，将出现频率高且位置集中的变化区域挑选出来作为有隐患的区域，并进行报警。本发明专利技术能够检测出输电线路线下的外力破坏事故隐患，为预防输电线路断电事故提供了科学依据。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路周边环境中地面隐患的检测方法
本专利技术涉及一种输电线路周边环境中地面隐患的检测方法，属于计算机视觉及输电线路安全监管

技术介绍
随着国民经济的发展，各行各业对电力的需求不断扩大，各种人为和自然事故导致的断电造成的损失也越来越大。如何提早发现、处理和预防危害输电线路的自然灾害及意外事故，时刻保障电力正常供应，成为人们关注的焦点。2009年我国国家电网公司提出“坚强智能电网”发展规划，输电线路智能化巡检开始受到人们的重视。目前在我国许多地方已开始通过在各个高压输电线路的杆塔上安装摄像头来监控输电线路情况，代替传统的人工巡线。最初时，摄像头拍摄图像或视频传回服务器，再由人工观察来排查隐患，工作量非常大，而且主观性强，效率低下。随着智能信息处理技术的发展，人们开始探索自动检测场景中隐患的方法，也取得了一定的进展。例如，2012年何川在《高压输电线路视频监控技术研究》一文中提出了自适应阈值目标提取算法、基于减法运算及纹理特性的识别算法、改进的模版匹配算法和基于特征值点的插值算法，降低了环境对识别的干扰，在输电线路覆冰、断线、施工机械入侵和线路弧垂越限等异常的视频监控中有一定作用；2015年张烨在《输电线路防外力破坏智能预警系统研究》中提出利用高斯混合模型、背景差分和最小外界矩形等算法实现对云台摄像机捕捉的运动目标进行检测和识别的方法，在输电线路防外力破坏方面起到了积极的作用。事实上，拍摄视频进行监控的方式还存在一些不足，如大量信息冗余、传输流量消耗、不间断电力供应难等问题。针对这些不足，部分人开始改变思路，尝试间隔性拍摄图片来进行监控，该方式以牺牲部分实时性为代价减少了大量的冗余信息及流量、能源消耗，比视频监控模式具备更好的前景和应用价值。但是由于间隔拍摄的图片之间缺少连续性，缺少动态信息，原来基于视频的隐患检测算法就不再适用，需要设计新的基于间隔拍摄的图像相应检测算法，在这一方面，人们尚处于起步阶段，还没有成熟健全的检测方法。输电线路场景中的隐患多种多样，主要包括施工工地、堆积物、工程车辆、大型机械、线下植物、火灾等等。其相应的检测方法也很难统一，应该具体问题具体分析，对不同隐患设计不同的检测算法。这里，我们仅讨论施工工地及堆积物这类长期复合隐患的检测的相关内容。输电线路环境中地面长期隐患主要包括施工工地、堆积物等类型，由于这些区域人为活动密集，且可能有一些大型机械出现，所以有可能会碰触高压输电线，造成断电，所以是一种较为常见的隐患，需要通过监控及时掌握其动态，并提醒相关工作人员注意。与施工机械、车辆、火灾等独立隐患不同，这些长期隐患并不是单独的一个目标，而是许多目标在一段时间内活动的聚合，直接对图像中的单个目标进行识别显然无法检测到这些隐患，因此，迫切需要一种能够检测输电线路周边环境中施工工地和堆积物等地面隐患的方法。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供了一种输电线路周边环境中地面隐患的检测方法，其能够检测出输电线路线下的外力破坏事故隐患，为预防输电线路断电事故提供了科学依据，具备较大的实用价值。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：本专利技术的一种输电线路周边环境中地面隐患的检测方法，其特征是，通过对安装在输电线路杆塔上的摄像头拍摄的输电线路环境图像进行地面隐患分析，检测出输电线路线下的外力破坏事故隐患。进一步地，所述输电线路环境图像进行地面隐患分析的过程包括以下步骤：步骤1：对当前待检测图像做图像预处理，并进行边缘检测得到其边缘图像；步骤2：利用边缘图像分割出地面区域范围，并将非地面区域的像素值置0；步骤3：选择当前待检测图像的前一张图像作为对比图像，对对比图像按照步骤1进行同样操作，利用当前待检测图像和对比图像的边缘图像进行差分处理，并根据差分结果确定当前待检测图像中的变化区域；步骤4：统计当前待检测图像前后N张图像的变化区域信息，将出现频率高且位置集中的变化区域挑选出来作为有隐患的区域，并进行报警。进一步地，所述步骤1的具体步骤如下：步骤11，将彩色图像转化为灰度图；步骤12，对图像进行核大小为5*5的中值滤波，消除噪声并保留边缘信息；步骤13，利用Sobel算子对图像进行边缘检测；步骤14，利用大津法求得图像二值化的自适应阈值T，并将图像中小于该阈值的像素置为0。进一步地，所述步骤2的具体步骤如下：步骤21，对步骤1中得到的边缘图像的连通域进行分析，取面积最大且重心位置最靠上的无边缘区域作为天空区域，除去天空区域外的最大连通区域即为地面区域；步骤22，将分割出地面区域范围的边缘图像中对应非地面区域的像素值置0。进一步地，所述步骤3的具体步骤如下：步骤31，选择当前待检测图像的前一张图像作为对比图像，对对比图像按照步骤1进行同样操作；步骤32，将当前待检测图像和对比图像转化到HSV和YUV颜色空间；步骤33，在色调H、色差U和色差V三个分量上进行差分处理，使用大津法对差分结果进行二值化处理并将二值化后的图像作或运算合并得到最终的差分结果；步骤34，遍历差分结果图像，提取其中的连通区域，去除像素数少于200的区域，以剩余的每个连通区域的外接矩形作为变化区域。进一步地，所述步骤4的具体步骤如下：步骤41，将800*600像素的图像分割为48个100*100像素的方形区域，并用数组A[x][y]记录对应区域中的出现变化的次数，A[x][y]中数值初值均为0，x＝0、1、2......7，y＝0、1、2......5；步骤42，统计当前待检测图像前后N张图像的变化区域信息，对于每一张图像，如果在一个100*100的区域中存在完整或部分的变化区域，则在数组A[x][y]中该区域对应位置加1，每张图片中的变化区域最多使数组A[x][y]中同位置的计数增加1；步骤43，选取数组A[x][y]中计数值大于等于7的对应区域作为存在隐患的区域，并进行报警。进一步地，N位正整数且N≥8。本专利技术的另一种输电线路周边环境中地面隐患的检测方法，其特征是，首先对图像进行相关预处理，然后利用边缘检测获得其边缘图像，再根据边缘图像分割出图像中的地面区域；在检测时，对于每一张新的图像，都与同摄像头拍摄的前一张图像作对比，在HSV和YUV颜色空间的多个分量上进行差分，融合差分结果得到该图像中发生变化的区域，然后统计该摄像头拍摄的最近10张图像的变化区域信息，挑选出现频率高且位置集中的区域作为有隐患的区域，进行报警。进一步地，所述的检测方法包括以下具体步骤：步骤1：对当前待检测图像做图像预处理，并进行边缘检测得到其边缘图像；步骤2：利用边缘图像分割出地面区域范围，并将非地面区域的像素值置0；步骤3：选择当前待检测图像的前一张图像作为对比图像，对对比图像按照步骤1进行同样操作，利用当前待检测图像和对比图像的边缘图像进行差分处理，并根据差分结果确定当前待检测图像中的变化区域；步骤4：统计当前待检测图像前后10张图像的变化区域信息，将出现频率高且位置集中的变化区域挑选出来作为有隐患的区域，并进行报警。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过对安装在输电线路杆塔上的摄像头拍摄的图像进行地面隐患分析，检测其中的线下施工工地、堆积物等地面隐患，为预防输电线路外力破坏事故提供科学依据。本专利技术充分考虑了输电线路环境中地面隐患的特点，总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路周边环境中地面隐患的检测方法，其特征是，通过对安装在输电线路杆塔上的摄像头拍摄的输电线路环境图像进行地面隐患分析，检测出输电线路线下的外力破坏事故隐患。

【技术特征摘要】
1.一种输电线路周边环境中地面隐患的检测方法，其特征是，通过对安装在输电线路杆塔上的摄像头拍摄的输电线路环境图像进行地面隐患分析，检测出输电线路线下的外力破坏事故隐患。2.根据权利要求1所述的一种输电线路周边环境中地面隐患的检测方法，其特征是，所述输电线路环境图像进行地面隐患分析的过程包括以下步骤：步骤1：对当前待检测图像做图像预处理，并进行边缘检测得到其边缘图像；步骤2：利用边缘图像分割出地面区域范围，并将非地面区域的像素值置0；步骤3：选择当前待检测图像的前一张图像作为对比图像，对对比图像按照步骤1进行同样操作，利用当前待检测图像和对比图像的边缘图像进行差分处理，并根据差分结果确定当前待检测图像中的变化区域；步骤4：统计当前待检测图像前后N张图像的变化区域信息，将出现频率高且位置集中的变化区域挑选出来作为有隐患的区域，并进行报警。3.根据权利要求2所述的一种输电线路周边环境中地面隐患的检测方法，其特征是，所述步骤1的具体步骤如下：步骤11，将彩色图像转化为灰度图；步骤12，对图像进行核大小为5*5的中值滤波，消除噪声并保留边缘信息；步骤13，利用Sobel算子对图像进行边缘检测；步骤14，利用大津法求得图像二值化的自适应阈值T，并将图像中小于该阈值的像素置为0。4.根据权利要求2所述的一种输电线路周边环境中地面隐患的检测方法，其特征是，所述步骤2的具体步骤如下：步骤21，对步骤1中得到的边缘图像的连通域进行分析，取面积最大且重心位置最靠上的无边缘区域作为天空区域，除去天空区域外的最大连通区域即为地面区域；步骤22，将分割出地面区域范围的边缘图像中对应非地面区域的像素值置0。5.根据权利要求2所述的一种输电线路周边环境中地面隐患的检测方法，其特征是，所述步骤3的具体步骤如下：步骤31，选择当前待检测图像的前一张图像作为对比图像，对对比图像按照步骤1进行同样操作；步骤32，将当前待检测图像和对比图像转化到HSV和YUV颜色空间；步骤33，在色调H、色差U和色差V三个分量上进行差分处理，使用大津法对差分结果进行二值化处理并将二值化后的图像作或运算合并得到最终的差分结果；步骤34，遍历差分结果图像，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金屏，丁健配，郭玉坤，于向茹，蔡富东，韩延彬，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37