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基于视觉的电力系统输电线检测与跟踪

基于视觉的电力系统输电线检测与跟踪

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作者：王璇沈阳理工大学

学位级别：硕士

随着中国电力事业的迅猛发展，和电力事业智能化建设的需要，基于视觉的输电线路的巡检成为研究的热点。本文研究基于视觉的输电线的检测与跟踪，其目的：一是对未来输电线损伤断裂的识别奠定基础，二是探讨无人机跟踪输电线完成基于视... 详细信息

随着中国电力事业的迅猛发展，和电力事业智能化建设的需要，基于视觉的输电线路的巡检成为研究的热点。本文研究基于视觉的输电线的检测与跟踪，其目的：一是对未来输电线损伤断裂的识别奠定基础，二是探讨无人机跟踪输电线完成基于视觉的自动导航。本文的算法是在Win7操作系统下，借助MATLAB2009a开发工具实现并验证的。主要内容如下：（1）首先，本文深入的研究并实现了多尺度线状增强滤波器，Unit-linking PCNN滤波器，均值比例线检测算子这三种边缘检测算法，通过对算法参数匹配的难易、实现速度的快慢和实际输电线边缘检测的实验效果等综合因素考虑，本文确定后续工作中使用均值比例线检测算子。（2）其次，本文深入研究了霍夫变换和相位编组的线基元提取算法，分析了它们的优缺点。传统的相位编组法因梯度定位不准，使得输电线的直线支持区支离破碎，针对该点本文提出了改进方法。同时，本文实现了相位编组与霍夫变换的结合，该算法拥有了相位编组对低对比度边缘提取的优点和霍夫变换稳定性的优点，并且在运行速度上也有所提高。（3）然后，本文研究了输电线线基元的后期处理过程。首先针对线基元拟合直线，本文分析了最小二乘和RANSAC的方法两种方法，RANSAC算法拥有排除噪声点干扰，获得稳健直线模型的能力。然后在线的基础上进行K均值聚类的方法排除线性背景的干扰。对于断裂输电线的连接，本文采用了基于证据理论的方法，使得输电线最终呈现较为完整。（4）最后，本文研究了离散卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波的跟踪方法，尝试建立输电线的运动目标模型，建立了卡尔曼滤波跟踪的感兴趣区域，实现了对视频序列图像的跟踪，并且对扩展卡尔曼滤波的状态方程进行了假设，但由于实验条件受限，没有实现对该方法的实验仿真。

关键词：输电线检测直线拟合去除干扰直线连接输电线跟踪

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基于无人机航拍影像的高压输电线识别的研究

基于无人机航拍影像的高压输电线识别的研究

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作者：高照山东科技大学

学位级别：硕士

输电线路是电力网络的重要组成部分,在电能传输的过程中起到了重要的作用,关乎着电网的安全稳定性。我国电网规模大、结构复杂,以传统的人工方式巡检,效率低,局限性大,而目前信息技术及民用无人机行业的迅速发展,为无人机巡检输电线路... 详细信息

输电线路是电力网络的重要组成部分,在电能传输的过程中起到了重要的作用,关乎着电网的安全稳定性。我国电网规模大、结构复杂,以传统的人工方式巡检,效率低,局限性大,而目前信息技术及民用无人机行业的迅速发展,为无人机巡检输电线路提供了便利条件。以无人机进行巡检的技术及方式也符合当下越来越高的智能化、信息化的要求。本文针对无人机巡检采集的视频图像序列,结合机器视觉,进行了输电线路识别、跟踪的研究。本文首先对无人机航拍输电线影像进行预处理操作,结合输电线在影像中的特征,将图像从色彩空间转换为灰度化图像后进行非线性变换,实现对比度的调整、增强;分析及对比去噪方法,以改进维纳滤波对航拍影像进行平滑降噪处理。然后介绍分析了 Hough类直线检测和基于梯度方法的LSD直线检测方法,针对Hough变换法检测输电线及LSD算法检测的漏检等缺陷,研究了一种基于主曲率和主方向的输电线检测算法,利用背景像素与直线像素主曲率差异较大的特性筛选潜在直线像素,以像素方向构建直线支撑区域,实现对输电线的检测。该算法不依赖于图像梯度边缘的分割,可有效的避免基于梯度方检测到的输电线双侧阶跃边缘特征给相近输电线带来的干扰。在检测到影像中潜在输电线后,进行输电线筛选,然后完成输电线的拟合输出。最后分析了无人机自动巡线时,输电线在图像中的运动情况,尝试构建了输电线目标的简化模型,研究了卡尔曼滤波的跟踪方法,通过无损卡尔曼滤波跟踪输电线目标的感兴趣区域,实现对视频图像序列中输电线的识别跟踪。本文在MATLAB平台上进行了算法的仿真验证。经实验验证,本文所提供的方法能有效的实现对视频图像序列中输电线的识别与跟踪。

关键词：无人机输电线巡检主曲率无损卡尔曼滤波输电线跟踪

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