[发明专利]从红外图像中自动识别架空高压线的方法

说明书

技术领域

本发明是关于模式识别领域的智能化目标识别技术，特别是涉及红外图像架空高压线自动识别方法。

背景技术

直升机在作战或者救灾过程中经常需要贴地飞行，架空高压电力线对直升机飞行安全造成极大威胁。统计分析表明，绝大部分直升机飞行事故都是由于直升机与架空高压电力线等障碍物相撞造成的，而且事故概率远远超过其它事故。在科索沃战争期间,美军的“阿帕奇”武装直升机就曾经因为碰撞高空电力线而被撞毁坠地。显然,直升机若没有架空高压电力线识别与告警能力是非常危险的。

近年来国外使用航空激光雷达(ALS)系统来探测高压线路及其周边树木的高度，取得了较好的效果。但是ALS有两个重要的问题，一是成本非常昂贵，二是容易漏掉比较细的危险的目标。且该设备由于体积、功耗和处理实时性等限制，难以应用于直升机上。

目前国内外对于架空高压线红外图像识别方法的研究较少见到。由于高压交流电流产生的热量使得高压线的温度高于周围环境，可以被红外成像设备轻易探测到，特别是在夜间人眼目视效果不好的时候，这种优势更加明显。随着计算机视觉及图像处理、模式识别等人工智能技术的快速发展，通过对采集的红外图像进行特征提取与信息融合，采用机器视觉方法来实现架空高压线目标自动识别成为可能。

发明内容

本发明针对目前直升机或无人机等航空飞行器对飞行航路中悬垂高压线的自动识别问题提出。为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有高可靠性和实时准确从红外图像自动识别架空高压线的方法。

为达到上述的目的，本发明提出的一种从红外图像中自动识别架空高压线的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）首先将从外景拍摄到的红外数字图像读入计算机程序，经计算机程序色彩转换模块进行亮度计算，转换为灰度图像；（2）然后将上述步骤得到的灰度图像通过图像提取模块进行图像分割、几何特征提取、亮度特征提取、边缘轮廓提取和分段线性特征提取，并将上述图像分成目标区域和背景区域；（3）再通过特征综合分析识别模块自动统计、识别区域中的几何特征、亮度特征和分段线性特征，逐个扫描筛选，排除不具备高压线红外图像特征的疑似目标，依据高压线间的空间几何关系特性和成像特性，得出架空高压线图像初始像素；（4）最后经线性连接与区域扩展模块将最终识别出的架空高压线图像像素以极坐标或直角坐标方式存储，通过高压线像素标记输出模块，输出显示获取得到的最终的架空高压线图像像素。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：本发明中架空高压线在红外图像中的主要成像特征有：高压线在红外图像中表现为一组具有一定悬垂弧度的曲线，且高压线之间一般为平行关系，大多数情况下不相交；高压线较长，除了在与杆塔之间的连接外，贯通整个图像；高压线一般具有特定的光谱特性，在红外图像上表现为高压线上的的亮度值均匀，且高于周围的背景；在图像上，高压线的宽度为一到数个像素。本发明依据高压线的空间几何关系和红外成像特性，完成高压线在红外图像中的自动识别，具有高可靠性和实时处理的特点。

本发明将目前计算机视觉、模式识别引入直升机高压线安全告警中，利用航拍红外图像中的视觉信息实现输电架空高压线路的智能识别，体现了多学科与多领域的交叉性。为实现高压线防撞自动报警提供了解决方法和坚实的基础。

附图说明

为了更清楚地理解本发明，现将通过本发明实施方式，同时参照附图，来描述本发明，其中：

图1是本发明架空高压线红外图像识别方法流程图；

具体实施方式

参阅图1。本发明所提出的高压线图像识别方法依据高压线的图像特征来开发。根据本发明提出的一种从红外图像中自动识别架空高压线的方法，可通过如下步骤予以实现：

1）从外景拍摄到的红外数字图像由计算机程序读入采集的源图像，读入计算机程序的拍摄红外数字图像，经计算机程序色彩转换模块进行亮度计算，通过亮度计算转换为灰度图像。色彩转换模块将彩色图像转换为灰度图像，是指彩色图像像素按红R、绿G、蓝B分成三分量，对于一个三分量为R、G、B的彩色图像像素，该点的亮度按以下公式计算：

I＝0.114B+0.587G+0.299R

其中，R、G、B分别代表彩色图像像素的红色、绿色和蓝色分量。