基于泰森多边形的输电线路山火同步卫星监测影像处理方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及电网防灾减灾技术领域，尤其涉及一种基于泰森多边形的输电线路山火同步卫星监测影像处理方法及系统。

背景技术：

为实现对输电线路山火的有效监测，目前已采用多种方式，包括气象卫星遥感、固定地点安装烟火探测装置以及气象雷达监视等等。采用气象卫星进行山火监测具有监测范围广、发现及时、成本低等特点，目前已成为研究热点。与极轨卫星相比，同步卫星位于赤道上空，时间分辨率可达4次/小时。因此，利用同步卫星进行山火监测，可有效提高电网山火监测时间分辨率，扩大监测范围，具有极高的开发应用前景。

卫星影像投影定位是电网山火监测预警研究的基础工作。在卫星监测影像数据中，每个红外图像数据段包含段标志块、红外图像数据块和填充位。而在卫星监测影像文件段中，包含状态块、常数块、简化网络块、备用块等数据块。这其中，简化网络块中的简化定位网格数据是图像像元坐标与地理经纬度之间对应关系的查找表。通过对简化定位网格数据插值，可方便简捷地得到图像像元的地理经纬度，继而实现电网山火监测影像的快速投影定位。

通常，基于本案申请人应用所需的简化定位网格数据提供了观测图像上25×25个经纬度网格点所对应的图像像元坐标行号和列号，范围为北纬60度到南纬60度，东经45度到165度，网格间距差为5度。

技术实现要素：

本发明目的在于公开一种基于泰森多边形的输电线路山火同步卫星监测影像处理方法、系统及存储介质，以提高电网山火同步卫星监测影像处理效率。

为实现上述目的，本发明公开了一种基于泰森多边形的输电线路山火同步卫星监测影像处理方法，包括：

读取卫星监测影像文件段中简化网络块中的简化定位网格数据，得到每个简化定位网格点在卫星监测影像原始球面坐标系中的经纬度坐标信息；

将相邻的简化定位网格点依序连成有公用边但不存边交叉的三角形，作各三角形各边的垂直平分线，得到由相关垂直平分线交点所围成的泰森多边形；

将每个简化定位网格点作为泰森多边形的特征点，利用泰森多边形插值计算每个待求像素点在卫星监测影像原始球面坐标系中的坐标以进行相应的同步卫星影像投影；其中，当待求像素点为泰森多边形公用边和公用顶点之外的像素点时，计算公式为：

f(x,y)＝μ×f(xo,yo)

上述公式中，f(xi,yi)为泰森多边形特征点坐标值，μ为权系数，f(xo,yo)为距离待插值点最近的泰森多边形特征点坐标，f(x1,y1)为距离待插值点次近的泰森多边形特征点坐标，d[f(xo,yo),f(x,y)]为待插值点与距离其最近的泰森多边形特征点空间球面距离，d[f(x1,y1),f(x,y)]为待插值点与距离待插值点次近的泰森多边形特征点空间球面距离；

当待求像素点落在泰森多边形公用顶点或公用边上时，待求像素点的坐标计算公式为：

上述公式中，n为包含公用边或公用顶点的泰森多边形数量；f(xk,yk)为第k个公用泰森多边形内特征点对待插值点的贡献值；

其中，当待求像素点与至少两个泰森多边形特征点距离相等且距离均是最近的，则判定该待求像素点落在泰森多边形公用边或公用顶点上；且上述“最近”、“次近”为在近似平面的泰森多边形中所进行的计算。

可选的，上述空间球面距离的计算公式为：

上述公式中，r0为地球平均半径；上标rad表示将度转换为弧度形式。

为达上述目的，本发明还公开一种基于泰森多边形的输电线路山火同步卫星监测影像处理系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

为达上述目的，本发明还公开一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明具有以下有益效果：

考虑到简化网格相邻四点并非规则的平面四边形，本发明提出一种基于泰森多边形的同步卫星监测影像插值定位方法，将监测图像按照特征点的位置分割成若干子区域，每个子区域的特征由泰森多边形表示，避免因简化定位网格区的不规则性而出现的投影偏差，极大提高了系统处理效率，可为山火监测预警计算提供支撑。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例公开的泰森多边形构建示意图；

图2为同步卫星监测影像山火判识结果图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

本实施例公开一种基于泰森多边形的输电线路山火同步卫星监测影像处理方法，包括：

步骤s1、读取卫星监测影像文件段中简化网络块中的简化定位网格数据，得到每个简化定位网格点在卫星监测影像原始球面坐标系中的经纬度坐标信息。

在该步骤中，简化定位网格数据如表1所示：

步骤s2、将相邻的简化定位网格点依序连成有公用边但不存边交叉的三角形，作各三角形各边的垂直平分线，得到由相关垂直平分线交点所围成的泰森多边形。

在该步骤中，泰森多边形的构建如图1中的虚线所示。

步骤s3、将每个简化定位网格点作为泰森多边形的特征点，利用泰森多边形插值计算每个待求像素点在卫星监测影像原始球面坐标系中的坐标以进行相应的同步卫星影像投影。

在该步骤中，当待求像素点为泰森多边形公用边和公用顶点之外的像素点时，计算公式为：

f(x,y)＝μ×f(xo,yo)

上述公式中，f(xi,yi)为泰森多边形特征点坐标值，μ为权系数，f(xo,yo)为距离待插值点最近的泰森多边形特征点坐标，f(x1,y1)为距离待插值点次近的泰森多边形特征点坐标，d[f(xo,yo),f(x,y)]为待插值点与距离其最近的泰森多边形特征点空间球面距离，d[f(x1,y1),f(x,y)]为待插值点与距离待插值点次近的泰森多边形特征点空间球面距离。

当待求像素点落在泰森多边形公用顶点或公用边上时，待求像素点的坐标计算公式为：

上述公式中，n为包含公用边或公用顶点的泰森多边形数量；f(xk,yk)为第k个公用泰森多边形内特征点对待插值点的贡献值。

本实施例中，当待求像素点与至少两个泰森多边形特征点距离相等且距离均是最近的，则判定该待求像素点落在泰森多边形公用边或公用顶点上；且上述“最近”、“次近”为在近似平面的泰森多边形中所进行的计算。

可选的，上述空间球面距离的计算公式为：

上述公式中，r0为地球平均半径；上标rad表示将度转换为弧度形式。

基于本实施例上述的基于泰森多边形的输电线路山火同步卫星监测影像处理，以双标准线兰勃特等角投影同步卫星红外通道云图，选择湖南区域的局部分区影像图进行投影应用分析，并提取相应中红外和远红外通道的数据，然后对各通道的分区图进行增强处理，并赋予不同颜色，之后进行火点识别和杆塔定位。图2为同步卫星监测影像山火判识结果图，预警杆塔为500kv鼎星ii线69#。经现场运维人员验证确定为山火。

实施例2

为达上述目的，本发明还公开一种基于泰森多边形的输电线路山火同步卫星监测影像处理系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

实施例3

为达上述目的，本发明还公开一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

综上，本发明上述各实施例公开的基于泰森多边形的输电线路山火同步卫星监测影像处理方法、系统及存储介质，将监测图像按照特征点的位置分割成若干子区域，每个子区域的特征由泰森多边形表示，避免因简化定位网格区的不规则性而出现的投影偏差，极大提高了系统处理效率，可为山火监测预警计算提供支撑。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。