[发明专利]一种基于温度分布的输电线路山火辨识方法

说明书

本发明公开了了一种基于温度分布的输电线路山火辨识方法，包括下述步骤：1)、山火监测图像预处理及颜色模式转换；2)、基于颜色特征的火焰初判；3)、基于颜色特征差值的山火特征提取；4)、基于温度分布的山火辨识。本发明提供的输电线路山火辨识方法，通过考虑火焰区域温度分布的不均匀性，能有效识别图像中山火区域，并能有效排除太阳光、车灯等干扰因素，该方法思路清晰、操作方便、实用性强，可广泛应用于输电线路山火监测告警领域。

技术领域

本发明属于电力工程技术领域，具体涉及一种基于温度分布的输电线路山火辨识方法。

背景技术

随着特高压线路及跨区电网规模的不断扩大，越来越多的输电线路穿过高山峻岭地带，当遭遇持续干燥天气，易爆发大面积山火。近年来，我国年均发生5万余起山火，架空输电线路走廊内大面积山火，易造成多条线路跳闸，甚至引发大电网崩溃。

目前，基于红外图像的热点识别技术在输电线路山火监测领域得到了广泛应用。以数字图像处理为基础的山火辨识技术，对监测到的红外图像进行预处理、分析、识别，可尽快尽早的做到火情监控，及时采取火灾扑救措施以及灾后评估。然而，受输电通道周边环境、大气条件和干扰物的影响，输电线路山火辨识精度仍有待提高。现有的红外热成像山火监测方法是将红外图像转为伪彩色进行温度的检测，已有基于单一温度阈值或颜色特征的判识方法，难以排除多种干扰因素如太阳光、车灯和电线塔等高温物体的影响，使正确识别率大大降低；而且基于最大熵或最大类间方差的图像分割技术计算量大，图像处理时间长，山火监测告警精度和效率有待进一步提高。

因此，有必要提供一种精度和效率更高的输电线路山火辨识方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对输电线路山火监测辨识中干扰因素多、处理过程复杂等问题，为克服现有技术存在的不足，提出一种基于温度分布的输电线路山火辨识方法，可有效提高目标区域识别效率和山火告警准确性，对保障电网安全稳定运行具有重要意义。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于温度分布的输电线路山火辨识方法，包括以下步骤：

步骤1、对接收的输电线路山火监测视频帧图像，进行图像增强和噪声抑制预处理，并将预处理后的图像从RGB模式转化为HIS模式；

步骤2、扫描预处理后的图像中每一个像素点，计算其RGB以及HIS模式的颜色分量值，根据颜色分量值对预处理后的图像进行分割得到疑似火焰区域；

步骤3、计算疑似火焰区域的质心，并计算疑似火焰区域内每个像素点与质心在HIS三个维度上的差值，得到疑似火焰区域内所有像素点颜色特征差值，再计算其的方差；

步骤4、记录连续的多帧图像，基于步骤1～3所述的方法，统计各帧图像中疑似火焰区域内所有像素点颜色特征差值的方差，求取其平均值，若平均值大于山火判定阈值，则判定为山火。

进一步地，所述步骤1中，采用图像傅立叶变换的方法实现图像增强；采用3×3中值滤波法实现图像噪声抑制，上述方法的相关处理流程为现有技术，在此不再赘述。

进一步地，所述步骤1中，将图像从RGB模式转化为HIS模式的计算公式如下：

其中，R、G和B分别为图像的红色、绿色和蓝色分量，H、I和S分别为图像的色相、明亮度和饱和度分量；由于HIS模式是基于人类感觉颜色的方式建立起来的，对于人的眼睛来说，能分辨出来的是颜色种类、饱和度和强度，而不是模式中各基色所占的比例，因此更适合提取图像中火焰特征信息。

进一步地，所述步骤2中，根据颜色分量值是否满足山火初步判定条件对预处理后的图像进行分割得到疑似火焰区域；其中山火初步判定条件为：