基于无人机航拍图像的输电线识别方法研究
发布时间：2021-11-24 14:02
在国家电力网络传输中,处于核心部件之一的输电线路长期处于野外并且分布在全国各地。在很多偏远的山区,输电线路需要翻山越岭,气候条件和天气因素对输电线路产生很大的影响。如果输电线长期处于老化或者损耗状态,往往会引发严重的输电线路事故。工作人员对山区、森林等复杂区域的输电线路进行巡检任务时,工作量较大的同时危险系数也很高。相对于人工巡检方式,低成本高效率的无人机巡检输电线路的技术得以快速发展。使用无人机对输电线路航拍巡检过程中,关键技术就在于输电线图像的检测和故障识别。因此,本文提出了一种在复杂背景环境下航拍输电线图像的检测和故障识别的方法。该方法需要对无人机航拍输电线的图像进行预处理操作,其中包括使用中值滤波和高斯滤波对输电线图像进行去躁处理,预处理最后阶段使用直方图均衡化的方法增强图像。预处理结束后对输电线图像使用改进的Edge Drawing算法对图像进行边缘检测,接着根据输电线分布简化模型在图像中搜索输电线区域边界,在输电线区域使用随机Hough变换检测输电线并利用虚假线判定机制剔除伪线段。该方法有效降低了输电线的误检率和漏检率,增强了输电线目标检测识别率。最后使用无人机巡检作业的航...
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
像素模板图
(b1)添加人工椒盐噪声 (b2)3*3 模板均值滤波 (b3)5*5 模板均值滤波图 2.4 均值滤波去躁效果图从图 2.4 可知，(a1)和(b1)分别是添加人工高斯噪声和椒盐噪声后的输电线图像，(a2)和(b2)是 3*3 大小模板的均值滤波处理高斯噪声和椒盐噪声的效果图，(a3)和(b3)是 5*5 大小模板的均值滤波处理高斯噪声和椒盐噪声效果图。在本组实验中，3*3 模板大小的均值滤波保留图像细节会多一些，但是去躁效果不如 5*大小模板。根据不同特点的图像，必须慎重选择滤波模板的大小，本组实验中 3*大小模板在保留输电线目标和去躁整体效果上比 5*5 更好一些。2.2.2 高斯滤波高斯滤波是一种线性平滑滤波，可以用来有效地抑制高斯噪声，进而达到图像增强的目标[29][30]。高斯滤波与均值滤波实现原理的相同点是将滤波模板中
(b1)添加人工椒盐噪声 (b2)3*3 卷积核高斯滤波 (b3)5*5 卷积核高斯滤波图 2.5 高斯滤波去躁效果图从图 2.5 中可知，(a1)和(b1)是添加了人工高斯噪声和椒盐噪声的输电线图像。(a2)和(b2)是3*3卷积核大小的高斯滤波处理高斯噪声和椒盐噪声的效果图，(a3)和(b3)是 5*5 卷积核大小的高斯滤波处理高斯噪声和椒盐噪声的效果图。在本组实验中，对椒盐噪声的去躁效果一般，只能小幅度弱化椒盐噪声，但是对高斯噪声的去躁效果比较优秀，能够大幅度减少高斯噪声给图像带来的干扰。相对于3*3卷积核，5*5卷积核去躁效果并没有明显的提升，但是弱化了输电线目标。2.2.3 中值滤波与线性滤波的均值滤波和高斯滤波不同，中值滤波是基于统计排序理论的非线性滤波技术[31]。中值滤波的基本原理是将目标像素点邻域所有像素灰度值的
【参考文献】：
期刊论文
[1]配网架空输电线路无人机综合巡检技术[J]. 吴立远,毕建刚,常文治,杨圆,弓艳朋. 中国电力. 2018(01)
[2]“十三五”中国电力需求水平预测[J]. 杜忠明,王雪松. 中国电力. 2017(09)
[3]无人机系统在架空输电线路巡检业务中的应用[J]. 陈利明,刘伟东,李源源,杨鹤猛,武艺,杨丰恺,孔令宇,王淼. 测绘通报. 2017(S1)
[4]架空输电线路机器人全自主巡检系统及示范应用[J]. 彭向阳,钱金菊,吴功平,麦晓明,魏莱,饶章权. 高电压技术. 2017(08)
[5]“十三五”骨干网架发展的探讨[J]. 韩丰,宋福龙,罗金山,韩晓男. 中国电力. 2017(01)
[6]基于一种改进的Hough变换的输电线提取与识别[J]. 黄东芳,胡桂明,周杨. 计算技术与自动化. 2016(03)
[7]一种可迭代基于多向自相关的航拍电力线图像增强方法[J]. 曹蔚然,朱琳琳,韩建达. 机器人. 2015(06)
[8]发展特高压电网 破解雾霾困局[J]. 刘振亚. 国家电网. 2014(03)
[9]无人机在电力线路巡视中的应用[J]. 汤明文,戴礼豪,林朝辉,王芳东,宋福根. 中国电力. 2013(03)
[10]基于小波变换的图像混合噪声自适应滤波算法[J]. 王小兵,孙久运,汤海燕. 微电子学与计算机. 2012(06)
本文编号：3516123
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
像素模板图
(b1)添加人工椒盐噪声 (b2)3*3 模板均值滤波 (b3)5*5 模板均值滤波图 2.4 均值滤波去躁效果图从图 2.4 可知，(a1)和(b1)分别是添加人工高斯噪声和椒盐噪声后的输电线图像，(a2)和(b2)是 3*3 大小模板的均值滤波处理高斯噪声和椒盐噪声的效果图，(a3)和(b3)是 5*5 大小模板的均值滤波处理高斯噪声和椒盐噪声效果图。在本组实验中，3*3 模板大小的均值滤波保留图像细节会多一些，但是去躁效果不如 5*大小模板。根据不同特点的图像，必须慎重选择滤波模板的大小，本组实验中 3*大小模板在保留输电线目标和去躁整体效果上比 5*5 更好一些。2.2.2 高斯滤波高斯滤波是一种线性平滑滤波，可以用来有效地抑制高斯噪声，进而达到图像增强的目标[29][30]。高斯滤波与均值滤波实现原理的相同点是将滤波模板中
(b1)添加人工椒盐噪声 (b2)3*3 卷积核高斯滤波 (b3)5*5 卷积核高斯滤波图 2.5 高斯滤波去躁效果图从图 2.5 中可知，(a1)和(b1)是添加了人工高斯噪声和椒盐噪声的输电线图像。(a2)和(b2)是3*3卷积核大小的高斯滤波处理高斯噪声和椒盐噪声的效果图，(a3)和(b3)是 5*5 卷积核大小的高斯滤波处理高斯噪声和椒盐噪声的效果图。在本组实验中，对椒盐噪声的去躁效果一般，只能小幅度弱化椒盐噪声，但是对高斯噪声的去躁效果比较优秀，能够大幅度减少高斯噪声给图像带来的干扰。相对于3*3卷积核，5*5卷积核去躁效果并没有明显的提升，但是弱化了输电线目标。2.2.3 中值滤波与线性滤波的均值滤波和高斯滤波不同，中值滤波是基于统计排序理论的非线性滤波技术[31]。中值滤波的基本原理是将目标像素点邻域所有像素灰度值的
【参考文献】：
期刊论文
[1]配网架空输电线路无人机综合巡检技术[J]. 吴立远,毕建刚,常文治,杨圆,弓艳朋. 中国电力. 2018(01)
[2]“十三五”中国电力需求水平预测[J]. 杜忠明,王雪松. 中国电力. 2017(09)
[3]无人机系统在架空输电线路巡检业务中的应用[J]. 陈利明,刘伟东,李源源,杨鹤猛,武艺,杨丰恺,孔令宇,王淼. 测绘通报. 2017(S1)
[4]架空输电线路机器人全自主巡检系统及示范应用[J]. 彭向阳,钱金菊,吴功平,麦晓明,魏莱,饶章权. 高电压技术. 2017(08)
[5]“十三五”骨干网架发展的探讨[J]. 韩丰,宋福龙,罗金山,韩晓男. 中国电力. 2017(01)
[6]基于一种改进的Hough变换的输电线提取与识别[J]. 黄东芳,胡桂明,周杨. 计算技术与自动化. 2016(03)
[7]一种可迭代基于多向自相关的航拍电力线图像增强方法[J]. 曹蔚然,朱琳琳,韩建达. 机器人. 2015(06)
[8]发展特高压电网 破解雾霾困局[J]. 刘振亚. 国家电网. 2014(03)
[9]无人机在电力线路巡视中的应用[J]. 汤明文,戴礼豪,林朝辉,王芳东,宋福根. 中国电力. 2013(03)
[10]基于小波变换的图像混合噪声自适应滤波算法[J]. 王小兵,孙久运,汤海燕. 微电子学与计算机. 2012(06)
本文编号：3516123
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