[发明专利]视频图像自判别的高压输电线摆动鉴别方法

权利要求书

1.视频图像自判别的高压输电线摆动鉴别方法，其特征在于，选取输电线上具有标志性的设备间隔棒作为判别摆动信息的目标物，制定输电线摆动视频采集标准，实地采集输电线的摆动视频，将视频转换为一帧帧的图像并对图像进行前置处理，前置处理包括彩色图像灰度化、图像去噪和直方图均衡化，提高图像质量，减少运算量；结合实际应用场景，对Harris角点检测方法做出改进，实现对间隔棒的自动判别，本申请所做改进集中于动态调整角点检测临界值以及排除错误检出的角点，使得改进的方法自动判别图中所有间隔棒，确定多个间隔棒在每帧图像中的坐标，得到其时间队列；最后，将求得的间隔棒摆动坐标的时间队列进行频谱分析和三角函数拟合，获取输电线摆动的频率和幅值，两种方法的结果互为校检；

第一，解析输电线路摆动监测视频，在此基础上对比分析制定视频拍摄方法和条件，即满足成像清晰、角度合适、拍摄时长合理、背景简单、参照物明显的输电线摆动视频采集标准，并以该标准进行实地摆动视频拍摄；

第二，将视频转换为图像，对图像进行去噪及增强，采用高斯滤波去噪，对图像进行直方图均衡化，突出目标与背景差异；

第三，对前置处理后的图像进行角点检测，采用改进Harris角点检测方法，得到n个间隔棒在250帧图像中坐标的时间队列；

第四，采用频谱分析和三角函数拟合法，分别求出间隔棒摆动的频率和幅值并进行比较。

2.根据权利要求1所述的视频图像自判别的高压输电线摆动鉴别方法，其特征在于，输电线摆动视频采集标准：

标准一：调整拍摄设备焦距，使图像中目标显示清晰，且与背景对比明显，分辨率尽量高，但以不过多增加运算量为限；

标准二：因输电线摆动周期可能较短，为了能反应间隔棒更多时刻的运动状况，视频的帧速率不应过低，每秒24至30帧；

标准三：输电线往往在野外，背景受树木等植被干扰，如果在地面拍摄则以天空为背景，既增加目标与背景的对比度，又减少干扰，提高图像处理效率；

标准四：输电线的摆动往往变化较大，仅仅短时间内的拍摄难以准确反应其运动状态，但拍摄时间过长又会导致数据量剧增，拍摄时间60至90秒；

标准五：为求像素的实际大小，视频包含长度已知的物件如输电杆塔作为参照物。

为正确判别输电线摆动信息，选取与其固连的间隔棒作为判别目标，跟踪识别间隔棒的位置，即求取间隔棒的位置信息，进而求取输电线摆动的频率和幅值信息。

3.根据权利要求1所述的视频图像自判别的高压输电线摆动鉴别方法，其特征在于，改进的Harris角点提取方法：减少参加角点响应函数值计算的备选点数目，在提取角点前，设定角点灰度相似临界值r，计算对象点(x，y)与其8邻域范围内各像素点的灰度值之差△J，并统计△J在[-r，r]内的像素点数量行，最后通过m值的取值范围判断对象点是否为备选角点，规定0＜m＜2的对象点为噪声点，2≤m＜6的对象点为备选角点，6＜m＜8的对象点为平滑区域点；

本申请改进Harris角点提取方法，对经过前置处理的图像进行Harris检测，根据经验给定初始临界值，对检测到的所有点进行解析，首先排除位于图像边缘周边的点，设置距离上下左右四边20个像素以内的为错检边界点；其次，视频中的间隔棒与导线存在多个交点，故会检出多个角点，为获取间隔棒中心位置，将距离不超过一定范围内的点都归为一组，认定它们属于一个间隔棒的角点，设定欧式距离为10像素，否则新建一组，对所有检出的角点进行如上分组并求平均值后，对每组按x坐标大小排序然后输出到新建txt文件。

4.根据权利要求1所述的视频图像自判别的高压输电线摆动鉴别方法，其特征在于，改进的Harris角点提取方法步骤为：

步骤一：读取文件路径，获取第1帧图像，对前置处理后的图像进行角点检测；

步骤二：排除距离图像边缘十个像素以内的所有角点；

步骤三：对检测出的角点按像素的欧氏距离分组，小于10个像素的分为一组，否则新建组；

步骤四：按实际状况调整临界值，使得角点检测并分组后的组数等于间隔棒数量；

步骤五：对每组像素点求组内平均值并将坐标写入结果文件；

步骤六：读取下一帧图像，重复上述步骤，直至所有图像处理完毕。