一种输电线路漂浮异物自动识别瞄准算法及激光远程清除系统技术方案

本发明专利技术公开了一种输电线路漂浮异物自动识别瞄准算法及激光远程清除系统，通过将无线激光异物清除仪固定在相应识别区域后，获取视频图像，对视频图像进行图像处理识别并框选目标区域，极大了减少了作业人员的操作难度并提升了架空输电线路异物的清除效率，并能够实现接近100％的异物目标识别和跟踪效果,方便携带，设计结构使设备轻便灵活，图像处理等在终端轻便设备上，方便携带和操作,能够大幅度提升作业人员工作效率，终端软件提供了手动和自动确认等灵活操作方式，能够根据实际需求进行一定的调整。整机部分还安装有红外检测传感器，以确保作业过程的安全性问题,采用了改进的图像识别算法，提升准确率和精准度。提升准确率和精准度。提升准确率和精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路漂浮异物自动识别瞄准算法及激光远程清除系统


[0001]本专利技术属于输电安全领域，具体涉及一种输电线路漂浮异物自动识别瞄 准算法及激光远程清除系统。

技术介绍

[0002]近年来随着社会的不断发展，电网的规模也在日益扩大，架空线缆密度 也在逐年上升中，而我国地域广阔架空线缆在国内的山间林地河湾等都有相 当的覆盖率，电网故障的效率解决途径也显得更为重要。比起线路老化受腐 蚀导致线路故障等因素，最棘手的还是输电线路上缠挂上一些异物此类不可 控因素，这会进而对整个电力运输线路产生不可控的影响。考虑到国内输电 线路分布点较广、跨度较大、所处地形也比较复杂，其输电线路上若缠挂上 一些漂浮性异物比如风筝及风筝线、广告布、塑料布等等，会需要专门的作 业人员进行作业清除。若缠挂物未得到及时处理，可能会受到大风天气和潮 湿环境影响进而造成线路跳闸停电或损毁的危险，影响线路相对应区域民众 的正常生活。更严重的，若缠绕上垂落的异物或者线路烧毁坠落，在地面上 会导致更多的不可控危险，如易引起地面上发生火灾或威胁到民众及其家畜 等的生命财产安全，给国内电力系统和社会带来极大的经济损失。
[0003]应对异物带来的这些不可控风险，人工作业的方式作为传统的一种作业 方式还是具有一定危险和低效率的，因此替换人工作业的方式，同时采用与 时俱进的高效方法及时地清除架空线路上的异物对于供电安全是非常有必要 的。激光作为一种新型的架空输电线路异物清除高效手段，在目前电网异物 清除作业中得到了越来越多的应用。区别于普通物理剪断、钩拽等方式，这 些新兴技术基本上选择了喷火燃烧或加热熔断的方法清理异物，而缠绕在线 缆上的多为塑料薄膜、风筝等漂浮性的异物，这些材质通常为塑料、尼龙、 涤纶等可燃物质，其熔点及燃点一般在500℃以下，即清理异物时，通过加热 熔断异物的方法不会对架空导线造成什么实质性的损害。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，解决了架空输电线路上缠 绕异物的目标识别问题，增加了清除架空输电线异物过程中的灵活度、机动 性以及效率，以达到更好的控制需求,提供一种输电线路漂浮异物自动识别瞄 准算法及激光远程清除系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：实现本专利技术目的的技术解 决方案为：一种输电线路漂浮异物自动识别瞄准算法及激光远程清除系统， 步骤如下：
[0006]步骤S1：将无线激光异物清除仪固定在待识别区域，实时获取待识别区 域的视频图像，传输给移动终端设备，转入步骤S2；
[0007]步骤S2：终端设备获取到视频图像，在终端设备上进行显示，逐帧检测 当前视频图像信息，当检测到异物处于图像画面中时，将该帧图像更新为初 始帧，终端设备发出命
令，放大目标区域位置，转入步骤S3。
[0008]进一步地，步骤S2中，终端设备获取到视频图像，在终端设备上进行显 示，逐帧检测当前视频图像信息，当检测到异物处于图像画面中时，将该帧 图像更新为初始帧，终端设备发出命令，放大目标区域位置，具体如下：
[0009]步骤2
‑
1)终端设备获取视频序列，对获取的每帧图像进行灰度转换，建 立数字灰度图像随机数学模型，利用原始图像上的每个像素做映射，得到灰 度增强后的图像；
[0010]步骤2
‑
2)对灰度增强后的图像通过滤波进行降噪，利用像素周围领域 抑制噪声，输出降噪图像；
[0011]步骤2
‑
3)对降噪图像进行高斯滤波，获得平滑图像：
[0012][0013]其中，x和y为标准坐标系坐标，σ为标准方差；
[0014]步骤2
‑
4)逐帧检测平滑图像，当检测到异物处于图像画面中时，将该帧 图像更新为初始帧，终端设备发出命令，放大目标区域位置。
[0015]进一步地，步骤S3中，终端设备对放大后的目标区域进行图像识别，解 算图像信息，获取图像上异物的坐标信息，以及异物与架空输电线路缠绕位 置点坐标，转入步骤S4。
[0016]步骤S3中，终端设备对放大后的目标区域进行图像识别，解算图像信息， 获取图像上异物的坐标信息，以及异物与架空输电线路缠绕位置点坐标，具 体如下：
[0017]步骤3
‑
1)利用Canny边缘检测算法，检测放大后的目标区域的水平、垂 直和两个对角线共四个方向的边缘，计算其梯度强度和方向，并进行非极大 值抑制，消除杂散的响应，计算公式如下：
[0018][0019][0020]其中，G
x
和G
y
分别为水平和垂直方向的一阶导数值，G为梯度强度，θ 表示梯度方向。
[0021]步骤3
‑
2)将放大后的目标区域的图像信息转换为图像识别矩阵，利用 Hough变换检测直线对图像识别矩阵进行处理，获取图像中异物与架空输电线 路缠绕位置点坐标；
[0022]步骤3
‑
3)根据图像中异物与架空输电线路缠绕位置点坐标解算出转动 云台坐标系的实际坐标，主控制模块控制转动云台转动到云台实际坐标位置 点。
[0023]步骤S4：在视频图像更新后的初始帧中，进行自动跟踪图像处理，检测 目标在视频图像中的移动状态，解算信息包括图像特征点、质心位置、移动 轨迹，转入步骤S5。
[0024]进一步地，步骤S4中，在视频图像更新后的初始帧中，进行自动跟踪图 像处理，检测目标在视频图像中的移动状态，解算信息包括图像特征点、质 心位置、移动轨迹，具体如下：
[0025]步骤4
‑
1)视频图像更新后的初始帧中的异物区域作为参考帧，利用 Mean
‑
Shift算子预测当前帧中的异物区域，通过Mean
‑
Shift算法算出当前帧 中异物特征点的偏移均值：
[0026][0027]其中，C
k,d
为一个归一化的常量，k(x)为轮廓函数，h为核函数带宽参数， H是一个d*d维的宽带矩阵，x
i
为d维欧式空间R
d
的n个样本点；
[0028]步骤4
‑
2)更新当前图像，将其异物特征点偏移均值作为新的起始点，利 用反复循环更新，直到满足汉明距离；
[0029]步骤4
‑
3)利用汉明距离作为匹配重要依据，使用Mean
‑
Shift算子预测 当前帧的异物区域，提取当前帧和参考帧中异物区域的ORB特征点，通过特 征点匹配构建异物区域特征集合；
[0030]步骤4
‑
4)在当前帧异物区域特征集合中提取并筛选新的特征点，更新异 物区域特征集合，剔除不匹配的特征点，通过不断更新异物区域特征集合中 的特征点，提高异物检测准确率；
[0031]步骤4
‑
5)终端设备对图像中的异物坐标实时转换为角度坐标，通过无线 激光异物清除仪跟踪异本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输电线路漂浮异物自动识别瞄准算法及激光远程清除系统，其特征在于：具体步骤如下：步骤S1：将无线激光异物清除仪固定在待识别区域，实时获取待识别区域的视频图像，传输给移动终端设备，转入步骤S2；步骤S2：终端设备获取到视频图像，在终端设备上进行显示，逐帧检测当前视频图像信息，当检测到异物处于图像画面中时，将该帧图像更新为初始帧，终端设备发出命令，放大目标区域位置，转入步骤S3；步骤S3：终端设备对放大后的目标区域进行图像识别，解算图像信息，获取图像上异物的坐标信息，以及异物与架空输电线路缠绕位置点坐标，转入步骤S4；步骤S4：在视频图像更新后的初始帧中，进行自动跟踪图像处理，检测目标在视频图像中的移动状态，解算信息包括图像特征点、质心位置、移动轨迹，转入步骤S5；步骤S5：终端设备对图像中的异物坐标实时转换为角度坐标，根据视频图像中异物对图像边框的距离变化判别异物此时的移动方向和移动速度，由此选择无线激光异物清除仪合适的切割速度(激光和异物同向运动时移动速度略大于异物，相向运动时激光移动速度较小，不宜过大)，转入步骤S6；步骤S6：在同一水平线上异物左右两侧距离约30厘米处定A、B两点，发射激光切割异物，激光器依据已确定的切割速度在A、B两点来回移动。同时根据实时的图像变化判断异物是否被切割成功，从输电线上脱离，如果已经切割成功，则停止发射激光，转入步骤S6；步骤S7：返回转入步骤S2，若仍存在异物目标，继续执行跟踪需求，否则结束。2.根据权利要求1所述一种输电线路漂浮异物自动识别瞄准算法及激光远程清除系统，其特征在于：所述无线激光异物清除仪包括外壳、控制模块、激光器、转动云台、电源模块和三脚架；外壳设置在转动云台顶面，转动云台固定在三脚架上，控制模块设置在外壳内，并与转动云台连接，激光器与集成控制模块连接，电源模块和控制模块连接。3.根据权利要求2所述一种输电线路漂浮异物自动识别瞄准算法及激光远程清除系统，其特征在于：所述控制模块包括主控制模块、相机、同轴瞄准镜头瞄准器、无线传输模块和红外感应模块，主控制模块分别与无线传输模块、相机、转动云台、红外感应模块和激光器连接，相机实时获取待识别区域的视频图像，经主控制模块控制无线传输模块将视频图像发送给终端设备，红外感应模块用于感应激光器发射方向是否有行人路过，如果发现有，则反馈给主控制模块关闭激光器，防止激光误伤。4.根据权利要求3所述一种输电线路漂浮异物自动识别瞄准算法及激光远程清除系统，其特征在于：所述同轴瞄准镜头瞄准器包括第一激光反射镜片和第二激光反射镜片，激光器发出的激光光束依次经过第一激光反射镜片和第二激光反射镜片反射后，从出光口发射出去，出光口紧邻相机，且与相机并排等高。5.根据权利要求1所述一种输电线路漂浮异物自动识别瞄准算法及激光远程清除系统，其特征在于：步骤S2中，终端设备获取到视频图像，在终端设备上进行显示，逐帧检测当前视频图像信息，当检测到异物处于图像画面中时，将该帧图像更新为初始帧，终端设备发出命令，放大目标区域位置，具体如下：步骤2
‑
1)终端设备获取视频序列，对获取的每帧图像进行灰度转换，建立数字灰度图像随机数学模型，利用原始图像上的每个像素做映射，得到灰度增强后的图像；

【专利技术属性】
技术研发人员：许伟民，
申请(专利权)人：江苏三变科技有限公司，
类型：发明
国别省市：