一种基于形态学处理的高压输电线提取方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于形态学处理的高压输电线提取方法，包括：对高压输电线图像进行预处理；其中，所述预处理包括：灰度化处理，滤波处理，形态学处理，边缘检测；根据检测条件，用霍夫变换检测预处理后的高压输电线图像中的输电线直线；其中，所述检测条件包括：输电线直线的最小长度和图像轮廓点间隔；统计所述输电线直线上的累积点数量；提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为高压输电线直线。该方法简化了图像，滤除了大量的干扰信息，减少了直线提取过程中的误差，针对性较强，能够准确、高效地提取出高压输电线航拍图像中的高压输电线，并且能够适应多种环境背景下的高压输电线提取。
【专利说明】
一种基于形态学处理的高压输电线提取方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种基于形态学处理的高压输电线提取方法 及装置。
【背景技术】
[0002] 随着经济技术的发展，高压输电线的使用范围越来越广，对其的维护也变得越来 越重要。
[0003] 为了检测出高压输电线线路上的缺陷，首先需要的是提取高压输电线图像中的高 压输电线。航拍得到的高压输电线图像，其背景情况复杂，并且拍摄得到的输电线可能有多 条，所以要提取出需要进行处理的某一条输电线或高压输电线存在着一定的难度。因此如 何提取出高压输电线航拍图像中的高压输电线，是本领域技术人员继续解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种基于形态学处理的高压输电线提取方法及装置，能够简 化图像，滤除大量的干扰信息，减少直线提取过程中的误差，并且针对性较强，能够准确、高 效地提取出高压输电线航拍图像中的高压输电线，能够适应多种环境背景下的高压输电线 提取。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种基于形态学处理的高压输电线提取方法， 包括：
[0006] 对高压输电线图像进行预处理;其中，所述预处理包括:灰度化处理，滤波处理，形 态学处理，边缘检测；
[0007] 根据检测条件，用霍夫变换检测预处理后的高压输电线图像中的输电线直线；其 中，所述检测条件包括:输电线直线的最小长度和图像轮廓点间隔；
[0008] 统计所述输电线直线上的累积点数量；
[0009] 提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为高压输电线直线。
[0010] 其中，所述形态学处理，包括：
[0011] 先进行开运算，后进行闭运算。
[0012] 其中，所述开运算的运算结构模块大小为5X5,所述闭运算的运算结构模块大小 为 8X8〇
[0013] 其中，所述提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为高压输电线直线，包 括：
[0014] 设置所述累积点数量的阈值；
[0015] 选取累积点数量大于所述阈值的所述输电线直线；
[0016] 判断选取的所述输电线直线数量是否为1;
[0017] 若是，则提取所述输电线直线作为高压输电线直线；
[0018] 若否，则修改所述累积点数量的阈值，并继续选取累积点数量大于所述阈值的所 述输电线直线，直至选取的输电线直线数量为1。
[0019] 其中，所述提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为高压输电线直线，包 括：
[0020] 比较各条所述输电线直线上的累积点数量；
[0021] 根据所述比较子单元的比较结果，提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作 为高压输电线直线。
[0022]本发明还提供一种基于形态学处理的高压输电线提取装置，包括：
[0023]预处理模块，用于对高压输电线图像进行预处理；其中，所述预处理包括:灰度化 处理，滤波处理，形态学处理，边缘检测；
[0024] 霍夫变换检测模块，用于根据检测条件，用霍夫变换检测预处理后的高压输电线 图像中的输电线直线；其中，所述检测条件包括:输电线直线的最小长度和图像轮廓点间 隔；
[0025] 累积点统计模块，用于统计所述输电线直线上的累积点数量；
[0026] 高压输电线直线提取模块，用于提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为 高压输电线直线。
[0027]其中，所述预处理模块，包括：
[0028] 灰度化处理单元，滤波处理单元，形态学处理单元，边缘检测单元。
[0029] 其中，所述形态学处理单元包括：
[0030]开运算子单元，用于进行开运算；
[0031]闭运算子单元，用于进行闭运算。
[0032]其中，所述高压输电线直线提取单元，包括：
[0033]累积点阈值设置子单元，用于设置和修改所述累积点数量的阈值；
[0034] 判断子单元，用于判断是否只有一条所述输电线直线上的累积点数量大于所述累 积点数量的阈值；
[0035] 第一高压输电线直线提取子单元，若所述判断子单元的判断结果为是，则用于提 取所述输电线直线作为高压输电线直线。
[0036] 其中，所述高压输电线直线提取单元，包括：
[0037]比较子单元，用于比较各条所述输电线直线上的累积点数量；
[0038] 第二高压输电线直线提取子单元，用于根据所述比较子单元的比较结果，提取所 述累积点数量最多的一条输电线直线作为高压输电线直线。
[0039] 本发明所提供的一种基于形态学处理的高压输电线提取方法，包括:对高压输电 线图像进行预处理;其中，所述预处理包括:灰度化处理，滤波处理，形态学处理，边缘检测； 根据检测条件，用霍夫变换检测预处理后的高压输电线图像中的输电线直线;其中，所述检 测条件包括:输电线直线的最小长度和图像轮廓点间隔；统计所述输电线直线上的累积点 数量;提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为高压输电线直线。
[0040] 该方法结合使用开运算和闭运算，简化了图像，滤除了大量的干扰信息，提高了霍 夫变换对于直线提取的稳定性，减少直线提取过程中的误差。该方法针对性较强，能够准 确、高效地提取出高压输电线航拍图像中的高压输电线，并且能够适应多种环境背景下的 高压输电线提取。本发明还提供了一种基于形态学处理的高压输电线提取装置，具有上述 有益效果，在此不再赘述。
【附图说明】
[0041]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0042]图1为本发明实施例所提供的一种基于形态学处理的高压输电线提取方法的流程 图；
[0043]图2为本发明实施例所提供的一种基于形态学处理的高压输电线提取装置的结构 示意图。
【具体实施方式】
[0044] 本发明的核心是提供一种基于形态学处理的高压输电线提取方法，能够简化图 像，滤除大量的干扰信息，减少直线提取过程中的误差，并且针对性较强，能够准确、高效地 提取出高压输电线航拍图像中的高压输电线，能够适应多种环境背景下的高压输电线提 取。
[0045] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046] 请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种基于形态学处理的高压输电线提取 方法的流程图，该方法可以包括：
[0047] S100、对高压输电线图像进行预处理;其中，所述预处理包括:灰度化处理，滤波处 理，形态学处理，边缘检测；
[0048]可选的，所述高压输电线图像为航拍图像，图像中最粗的输电线为高压输电线。对 于一幅复杂的图像进行处理来提取目标时，预处理的好坏直接影响到特征提取的效率与准 确性。本发明提出的高压输电线提取方法的核心是对图像进行预处理和检测直线累积点。 [0049]预处理能进一步突显出图像的特征，滤除不相关背景，减少图像数据量，提高特征 提取效率和准确性。
[0050] 灰度化处理是为了更好地反应图像的形态特征，为后续的处理做准备。本发明实 施例中的灰度化处理可采用平均值法进行。
[0051] 本发明实施例中的滤波处理采用中值滤波，通过中值滤波处理，可以有效地去除 一些小的背景和噪声干扰。中值滤波的输出为：
[0052] g(x，y)=med{f(x-k，y_i)，（k，iGW)}
[0053]上式中，f(x，y)为原始图像，g(x，y)为处理后图像。W为一个设计的二维模板，模板 尺寸可以是3X3或者5X5等。
[0054]形态学处理的基本操作是腐蚀和膨胀，包括开运算和闭运算。其中，开运算操作可 以使物体轮廓平滑，断开较窄的狭颈并消除细的突出物。开运算操作结合了腐蚀与膨胀的 操作，是先腐蚀后膨胀，表示为A〇B，定义如下：
[0055] =
[0056] 针对拍摄得到的图像的特点与反复实验，本发明实施例中用到的开运算结构模板 大小为5X5。
[0057] 闭运算是用相同的结果元素 B对A先膨胀，后腐蚀。闭运算的效果是能使内凹边界 光滑，将分离对象桥接起来。闭运算操作后，很大程度上减少了北京和其他旁侧输电线的干 扰，使得图像变得简单、易处理。定义如下：
[0058] A?B = {A? B)QB
[0059] 本发明实施例中用到的闭运算机构模板大小为8X8。
[0060] 边缘检测是对亮度发生突变的点进行标识，从而提取出图像的轮廓，便于后续的 特征检测。边缘检测保留了原始图像的属性，大大减少了数据的操作量，提出了一些不需要 的信息，保留了图像的重要属性。本发明实施例采用Canny边缘检测，其目标是找到一个最 优的边缘检测算法，减少漏检和误检的可能性，使得检测的边缘点与实际的边缘点一一对 应，实现边缘轮廓提取的目的。
[0061] S200、根据检测条件，用霍夫变换检测预处理后的高压输电线图像中的输电线直 线;其中，所述检测条件包括:输电线直线的最小长度和图像轮廓点间隔；
[0062] 可选的，霍夫变换检测到的是图像中有足够多的数量的点经过的直线，对每个单 独的像素点进行分析，找出所有可能经过它的直线。检测到的许多点都在同一条直线上时， 就意味着这条直线的存在，再将这条直线画出来。
[0063] 霍夫变换的检测条件包括:输电线直线的最小长度和图像轮廓点图像轮廓点间 隔。具体检测过程为:在提取出预处理后的图像的轮廓后，对轮廓上的点进行判断，如果点 与点之间的距离满足设定的最小图像轮廓点间隔，则判定为该点落在某条直线上，若这条 直线的长度满足设定的最小长度，就可以认为这条直线是我们最终检测到的直线，即输电 线直线。
[0064] S300、统计所述输电线直线上的累积点数量；
[0065]可选的，图像中不同输电线直线上的累积点数量不同，要找出高压线输电线直线 需要统计各条检测所得的输电线直线上的累积点数量。
[0066] S400、提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为高压输电线直线。
[0067] 可选的，因为高压线输电线直线是所有检测出的输电线直线中最粗的一条，所以 高压线输电线直线上的累积点数量也应是最多的。根据统计所得的输电线直线上的累积点 数量，提取累积点数量最多的一条输电线直线即为高压输电线直线。
[0068] 基于上述技术方案，本发明实施例提供的一种基于形态学处理的高压输电线提取 方法结合使用多种方法对高压输电线图像进行了预处理，主要结合使用了开运算和闭运 算，再进行霍夫变换，然后通过对初步提取结果的判断，即输电线直线上的累积点数量，得 到最终的提取结果，即高压输电线。开运算和闭运算的结合使用简化了图像，滤除了大量的 干扰信息，提高了霍夫变换对于直线提取的稳定性，减少直线提取过程中的误差。该方法针 对性较强，能够准确、高效地提取出高压输电线航拍图像中的高压输电线，并且能够适应多 种环境背景下的高压输电线提取。
[0069] 基于上述实施例，优选的，所述形态学处理，包括:先进行开运算，后进行闭运算。
[0070]开运算是先腐蚀后膨胀。开运算能断开较窄的狭颈并消除细的突出物。闭运算是 先膨胀后腐蚀。闭运算能弥合较窄的间断和细长的沟壑，消除小的孔洞，填补轮廓中的断 裂。在直线提取的过程，这样的顺序能够很好地减少背景和其他因素对于直线提取的干扰。 [0071 ]基于上述实施例，优选的，所述开运算的运算结构模块大小为5 X 5，所述闭运算的 运算结构模块大小为8 X 8。
[0072] 结构模块的大小和形状会直接影响到处理的效果，如果结构模板太大，会使得一 些有用的信息被滤除掉，若过小，则会使得处理效果不明显，影响处理的效率。这里采用的 模板是通过反复试验得到的对于试验图像处理效果较好的模板。
[0073] 基于上述实施例，优选的，所述提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为 高压输电线直线，该方法可以包括：
[0074] 设置所述累积点数量的阈值；
[0075] 选取累积点数量大于所述阈值的所述输电线直线；
[0076] 判断选取的所述输电线直线数量是否为1;
[0077]若是，则提取所述输电线直线作为高压输电线直线；
[0078] 若否，则修改所述累积点数量的阈值，并继续选取累积点数量大于所述阈值的所 述输电线直线，直至选取的输电线直线数量为1。
[0079] 其中，经过霍夫变换检测出的输电线直线可以有很多条，需要统计每一条输电线 直线上的累积点数量，然后从中提取出累积点数量最多的一条输电线直线，即为高压输电 线直线。因此，可以设置累积点数量的阈值，对各条输电线直线进行筛选。累积点数量的阈 值可以依据实际情况或历史经验设定或修改，直至提取出唯一一条累积点数量大于累积点 数量阈值的输电线直线，即为高压输电线直线。例如，假设经霍夫变换检测得出4条输电线 直线，根据历史经验，设置累积点数量阈值为a，经筛选，选出两条输电线的累积点数量大于 a，则修改累积点阈值为b(a〈b)，再经筛选，发现这两条输电线的累积点数量依然大于b，则 继续修改累积点阈值为c、d等等(a〈b〈c〈d〈…），直至选出累积点数量最大的一条输电线直 线，即为高压输电线直线。
[0080] 基于上述实施例，优选的，所述提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为 高压输电线直线，该方法可以包括：
[0081] 比较各条所述输电线直线上的累积点数量；
[0082] 根据所述比较子单元的比较结果，提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作 为高压输电线直线。
[0083] 其中，在统计每一条输电线直线上的累积点数量后，不仅可以通过累积点数量的 阈值来筛选出最终结果，当霍夫变换检测出的输电线直线数量较少时，还可以逐条比较，即 比较每一条输电线直线上的累积点数量，累积点数量最多的一条输电线直线即为高压输电 线直线。
[0084] 基于上述技术方案，本发明实施例提供的基于形态学处理的高压输电线提取方 法，结合使用开运算和闭运算，简化了图像，滤除了大量的干扰信息，提高了霍夫变换对于 直线提取的稳定性，减少直线提取过程中的误差。该方法针对性较强，能够准确、高效地提 取出高压输电线航拍图像中的高压输电线，并且能够适应多种环境背景下的高压输电线提 取。同时，该方法对图像中所有的像素点随机地有筛选地进行遍历，减少了无关的数据，提 高了图像检测的效率。
[0085] 本发明实施例提供了一种基于形态学处理的高压输电线提取方法，可以通过上述 方法能够准确、高效地提取出高压输电线航拍图像中的高压输电线。
[0086] 下面对本发明实施例提供的一种基于形态学处理的高压输电线提取装置进行介 绍，下文描述的一种基于形态学处理的高压输电线提取装置与上文描述的一种基于形态学 处理的高压输电线提取方法可相互对应参照。
[0087] 请参考图2,图2为本发明实施例所提供的一种基于形态学处理的高压输电线提取 装置的结构示意图，该装置可以包括：
[0088]预处理模块100,用于对高压输电线图像进行预处理;其中，所述预处理包括:灰度 化处理，滤波处理，形态学处理，边缘检测；
[0089]霍夫变换检测模块200,用于根据检测条件，用霍夫变换检测预处理后的高压输电 线图像中的输电线直线;其中，所述检测条件包括:输电线直线的最小长度和图像轮廓点间 隔；
[0090]累积点统计模块300,用于统计所述输电线直线上的累积点数量；
[0091]高压输电线直线提取模块400,用于提取所述累积点数量最多的一条输电线直线 作为高压输电线直线。
[0092]其中，所述预处理模块，包括：
[0093] 灰度化处理单元，滤波处理单元，形态学处理单元，边缘检测单元。
[0094] 其中，所述形态学处理单元包括：
[0095]开运算子单元，用于进行开运算；
[0096]闭运算子单元，用于进行闭运算。
[0097] 其中，所述高压输电线直线提取单元，包括：
[0098] 累积点阈值设置子单元，用于设置和修改所述累积点数量的阈值；
[0099] 判断子单元，用于判断是否只有一条所述输电线直线上的累积点数量大于所述累 积点数量的阈值；
[0100] 第一高压输电线直线提取子单元，若所述判断子单元的判断结果为是，则用于提 取所述输电线直线作为高压输电线直线。
[0101 ]其中，所述高压输电线直线提取单元，包括：
[0102] 比较子单元，用于比较各条所述输电线直线上的累积点数量；
[0103] 第二高压输电线直线提取子单元，用于根据所述比较子单元的比较结果，提取所 述累积点数量最多的一条输电线直线作为高压输电线直线。
[0104]说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实 施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而 言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明 即可。
[0105]专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元 及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和 软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些 功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业 技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应 认为超出本发明的范围。
[0106] 结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执 行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存 储器(R0M)、电可编程R0M、电可擦除可编程R0M、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术 领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0107] 以上对本发明所提供的一种基于形态学处理的高压输电线提取方法及装置进行 了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些 改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种基于形态学处理的高压输电线提取方法，其特征在于，包括： 对高压输电线图像进行预处理;其中，所述预处理包括:灰度化处理，滤波处理，形态学 处理，边缘检测； 根据检测条件，用霍夫变换检测预处理后的高压输电线图像中的输电线直线;其中，所 述检测条件包括:输电线直线的最小长度和图像轮廓点间隔； 统计所述输电线直线上的累积点数量； 提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为高压输电线直线。2. 如权利要求1所述的基于形态学处理的高压输电线提取方法，其特征在于，所述形态 学处理，包括： 先进行开运算，后进行闭运算。3. 如权利要求2所述的基于形态学处理的高压输电线提取方法，其特征在于，所述开运 算的运算结构模块大小为5 X 5，所述闭运算的运算结构模块大小为8 X 8。4. 如权利要求1至3任一项所述的基于形态学处理的高压输电线提取方法，其特征在 于，所述提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为高压输电线直线，包括： 设置所述累积点数量的阈值； 选取累积点数量大于所述阈值的所述输电线直线； 判断选取的所述输电线直线数量是否为1; 若是，则提取所述输电线直线作为高压输电线直线； 若否，则修改所述累积点数量的阈值，并继续选取累积点数量大于所述阈值的所述输 电线直线，直至选取的输电线直线数量为1。5. 如权利要求1至3任一项所述的基于形态学处理的高压输电线提取方法，其特征在 于，所述提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为高压输电线直线，包括： 比较各条所述输电线直线上的累积点数量； 根据所述比较子单元的比较结果，提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为高 压输电线直线。6. -种基于形态学处理的高压输电线提取装置，其特征在于，包括： 预处理模块，用于对高压输电线图像进行预处理;其中，所述预处理包括:灰度化处理， 滤波处理，形态学处理，边缘检测； 霍夫变换检测模块，用于根据检测条件，用霍夫变换检测预处理后的高压输电线图像 中的输电线直线;其中，所述检测条件包括:输电线直线的最小长度和图像轮廓点间隔； 累积点统计模块，用于统计所述输电线直线上的累积点数量； 高压输电线直线提取模块，用于提取所述累积点数量最多的一条输电线直线作为高压 输电线直线。7. 如权利要求6所述的基于形态学处理的高压输电线提取装置，其特征在于，所述预处 理模块，包括： 灰度化处理单元，滤波处理单元，形态学处理单元，边缘检测单元。8. 如权利要求7所述的基于形态学处理的高压输电线提取装置，其特征在于，所述形态 学处理单元包括： 开运算子单元，用于进行开运算； 闭运算子单元，用于进行闭运算。9. 如权利要求6至8任一项所述的基于形态学处理的高压输电线提取装置，其特征在 于，所述高压输电线直线提取单元，包括： 累积点阈值设置子单元，用于设置和修改所述累积点数量的阈值； 选取子单元，用于选取累积点数量大于所述阈值的所述输电线直线； 判断子单元，用于判断选取的所述输电线直线数量是否为1; 第一高压输电线直线提取子单元，若所述判断子单元的判断结果为是，则用于提取所 述输电线直线作为高压输电线直线。10. 如权利要求6至8任一项所述的基于形态学处理的高压输电线提取方法，其特征在 于，所述高压输电线直线提取单元，包括： 比较子单元，用于比较各条所述输电线直线上的累积点数量； 第二高压输电线直线提取子单元，用于根据所述比较子单元的比较结果，提取所述累 积点数量最多的一条输电线直线作为高压输电线直线。
【文档编号】G06T7/00GK105931259SQ201610453563
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】周庆, 何国军, 侯兴哲, 宋伟, 钱基业, 周小龙, 胡晓锐, 邓帮飞, 张海兵, 肖前波, 石为人, 甘建峰, 王成疆, 王大洪, 薛凯文
【申请人】国网重庆市电力公司电力科学研究院, 国家电网公司, 深圳市先进智能技术研究所