一种简易的输电设备辨认系统的制作方法

本发明创造涉及输电设备管理领域，具体涉及一种简易的输电设备辨认系统。

背景技术：

输电设备的安全是电网安全、可靠、稳定运行的关键，随着当今社会和经济的发展，我国的输电设备发展迅速，覆盖广阔，分部件众多，因此对这些输电设备的有效监督管理不仅直接影响到我国的经济发展，并关乎到安全问题。在对这些输电设备的管理过程中，如何有效的识别输电设备的种类有着重要的实际意义。

由于输电设备具有分布面积广，数量众多等特点，传统的人工进行输电设备识别的方法不仅人力消耗大并且效率低下，对于环境严峻地方的输电设备并不能很好的进行识别，因此，开发一种能够简易辨认输电设备的系统有着重要的意义。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种简易的输电设备辨认系统。

本发明创造的目的通过以下技术方案实现：

一种简易的输电设备辨认系统，包括图像采集模块、图像处理模块、无线传输模块和远程管理模块；图像采集模块利用摄像机对地面上的输电设备进行拍摄，以获得输电设备图像，利用图像处理模块对所述输电设备图像进行处理，利用无线传输模块将处理后的输电设备图像发送到远程管理模块，远程管理模块对输电设备图像中的输电设备种类进行辨认。

优选地，所述图像采集模块通过置于无人机上的摄像机进行输电设备的拍摄。

优选地，所述图像采集模块还包括GPS模块，安装于无人机上，用于实时定位无人机的位置信息。

优选地，所述图像处理模块包括图像剔除单元、图像裁剪单元、目标检测单元和图像加密单元，所述图像剔除单元用于对采集得到的输电设备图像中的重复率过高的图像进行剔除，所述图像裁剪单元用于对剔除后的图像进行裁剪，所述目标检测单元用于对裁剪后的图像进行目标检测，所述图像加密单元用于对检测得到的目标图像进行加密。

优选地，所述图像剔除单元用于对重复率过高的图像进行剔除，重复图像采用如下方式判断：

a、对于两幅图像A和B，定义相似性系数，

式中，X(A，B)表示两幅图像的相似性系数，d_i表示A图像中i位置的像素点，N为图像A中像素点总数，h_j表示B图像中j位置的像素点，K为图像B中像素点总数；

b、若图像中相似性大于0.012的像素点超过9.8％，则随机选取其中一幅图像作为冗余图像剔除。

优选地，所述图像裁剪单元用于对剔除重复图像后的输电设备图像进行裁剪，具体包括：

设原有图像面积为K，对含有信息量较少的图像的四周边缘进行裁剪，保留图像的中间部分，裁剪后保留的中间部分区域如下公式确定：

式中，ρ表示裁剪后的图像的面积，K表示原有图像面积，l_min为摄像机的最短焦距，l为摄像机采集图像时所用的实际焦距。

本发明的有益效果为：设置图像采集模块、图像处理模块、无线传输模块和远程管理模块，结构简单，灵活方便；通过各模块之间的相互配合，能够及时有效的将采集到的原始图像准确地传输给图像处理模块，图像处理模块对图像进行多方面处理，保证了目标检测的准确性，无线传输模块将检测得到的结果传输给远程管理模块以识别输电设备种类。

附图说明

利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明结构示意图；

图2是图像预处理模块的结构示意图；

附图标记：

图像采集模块1、图像处理模块2、无线传输模块3、远程管理模块4、图像剔除单元21、图像裁剪单元22、目标检测单元23、图像加密单元24。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种简易的输电设备辨认系统，包括图像采集模块1、图像处理模块2、无线传输模块3和远程管理模块4；图像采集模块1利用摄像机对地面上的输电设备进行拍摄，以获得输电设备图像，利用图像处理模块2对所述输电设备图像进行处理，利用无线传输模块3将处理后的输电设备图像发送到远程管理模块4，远程管理模块4对输电设备图像中的输电设备种类进行辨认。

优选地，所述图像采集模块1还包括GPS模块，安装于无人机上，用于实时定位无人机的位置信息。

本发明上述实施例设置图像采集模块、图像处理模块、无线传输模块和远程管理模块，结构简单，灵活方便；通过各模块之间的相互配合，能够及时有效的将采集到的原始图像准确地传输给图像处理模块，图像处理模块对图像进行多方面处理，保证了目标检测的准确性，无线传输模块将检测得到的结果传输给远程管理模块以识别输电设备种类。

优选地，所述图像处理模块2包括图像剔除单元21、图像裁剪单元22、目标检测单元23和图像加密单元24，所述图像剔除单元21用于对采集得到的输电设备图像中的重复率过高的图像进行剔除，所述图像裁剪单元22用于对剔除后的图像进行裁剪，所述目标检测单元23用于对裁剪后的图像进行目标检测，所述图像加密单元24用于对检测得到的目标图像进行加密，保证了图像在传输过程中的可靠性和安全性。

本优选实施例构建了图像处理模块，剔除了输电设备图像中的重复率过高的图像，大大缩减了计算量，提高了图像处理效率；对剔除后剩余图像的有效裁剪，解决了传感器镜头所带来的图像畸变问题；对裁剪后的图像进行目标检测，提高了目标的检出率；对检测得到的目标图像进行加密，保证了图像在传输过程中的可靠性和安全性，克服了传统加密算法传输负载大等不足。

所述图像剔除单元21用于对重复性过高的图像进行剔除，重复图像采用如下方式判断：

a、对于两幅图像A和B，定义相似性系数，

式中，X(A，B)表示两幅图像的相似性系数，d_i表示A图像中i位置的像素点，N为图像A中像素点总数，h_j表示B图像中j位置的像素点，K为图像B中像素点总数；

b、若图像中相似性大于0.012的像素点超过9.8％，则随机选取其中一幅图像作为冗余图像剔除。

本优选实施例剔除了采集得到的输电设备图形中的重复图像，大大缩减了工作量，提高了系统效率。

优选地，所述图像裁剪单元22用于对剔除重复图像后的输电设备图像进行裁剪，具体包括：

设原有图像面积为K，对含有信息量较少的图像的四周边缘进行裁剪，保留图像的中间部分，裁剪后保留的中间部分区域如下公式确定：

式中，ρ表示裁剪后的图像的面积，K表示原有图像面积，l_min为摄像机的最短焦距，l为摄像机采集图像时所用的实际焦距；

本优选实施例解决了摄像机镜头在拍摄输电图像设备时所带来的图像畸变问题。

优选地，所述目标检测单元23用于从裁剪后的输电设备图像中有效检测目标，主要包括：

(1)从裁剪后的输电设备图像中提取目标区间的直方图并去除目标区间的阴影；

a.提取裁剪后输电设备图像的每个像素所对应的颜色分量，建立色彩空间RGB色彩空间，

x_i＝(r_i，g_i，b_i)(i＝1，2......L)

式中，L为图像中像素总数，r_i、g_i、b_i为像素点i所对应红色，绿色和蓝色分量值。

b.定义矩阵T用于对上述获得的三维向量进行降维，具体如下：

式中，x_i＝(r_i，g_i，b_i)，L图像中像素点总数；

c.将得到的二维向量y_i进行投影处理，获得投影后的灰度值L_i，具体为：

d.将获得的本征灰度值L_i进行归一化处理，处理公式如下：

e.建立灰度值L′_i的直方图，规定直方图的分组数为f，从而获得固定的组距，分组数f满足最小分组数；

f.计算直方图概率d_m，以求得本征图在角度θ的熵，其计算公式为：

式中，k_m为直方图组m的像素数，d_m为直方图组m的像素点概率，f为直方图分组数，β_θ为直方图信息熵；

g.采用从0到180度进行投影，获取每个角度投影得到的本征图，按照上述方法计算本征图在每个角度θ的熵，从而求得最小熵ρ_θ′，具体为：

h.最小熵β_θ′所对应的角度就是本征角θ′，其对应灰度图像即为目标的光照无关图A_o。

i.计算光照无关图A₀的直方图中物体的面积，计算公式为：

式中，k_i为直方图组i中的像素点数，s_i是直方图组i中像素点的概率，f为直方图分组数；

(2)在利用背景减除获取的含有阴影的目标B的基础上分割出目标区间的直方图和阴影区间的直方图，具体包括：

a.建立目标B的直方图，确定其分组数为c，其分割点即为c个；

b.每个分割点设为初始阈值，利用下列公式对每个阈值左右两边的直方图进行计算

其中，m＝1，2......c，c为分组数，p_j为直方图组j中的像素点数，m为初始阈值。

c.上述计算得到的y_m′所对应的初始阈值m即为最终阈值μ；

d.根据获得的阈值μ即可将目标B的直方图分割得到目标区间的直方图和阴影区间的直方图，分别利用直方图统计目标区间和阴影区间中物体的面积：

其中，p_j为组j中的像素点数，h_j为图像灰度级为j的像素的概率，A₁、A₂分别为直方图中物体的面积。

(3)检验目标区间和阴影区间的直方图，从而得到目标区间，具体包括：

定义目标区间A_i的检验公式如下：

A_i＝|A_i-A₀|-σ(i＝1、2)

A_i＜0时，A_i即为目标区间，A_i＞0时，A_i即为阴影区间，σ为检测阈值，这里定为0.06。

本优选实施例的目标检测单元23，与现有技术相比，其在建立直方图时采用固定组距，克服了直方图组距和数量变化给信息熵计算带来的不稳定问题；在阴影和目标之间过渡不明显时，较好的分割出目标区间的直方图和阴影区间的直方图，提高了目标区间的检测率；利用目标区间的直方图进行检验，确保了目标检测的准确性。

优选地，所述图像加密单元24用于对裁剪后的输电设备图像进行加密，包括：

a、裁剪后的输电设备图像的大小为ρ，提取RGB色彩分量；

b、将输电设备图像分成多个大小相同的格子，然后利用离散余弦变化对每一个格子进行变换，得到各色彩分量系数矩阵；

c、对各个色彩分量系数采用DES加密算法加密后进行传输。

本优选实施例保证了输电设备图像在传输过程中的可靠性和安全性，克服了传统加密算法传输负载大等不足。

针对本发明做了一系列测试，测试结果如下表所示：

从上述表格中可以看出，本系统的重复图像剔除率达到了100％，很好的剔除了采集得到的重复对象，大大提高了系统的工作效率，对于图像中目标的检出率也达到了99％及以上，完全能够满足输电设备辨认的要求。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。