输电线路的检测方法及装置与流程

本发明实施例涉及电力安全领域，尤其是一种输电线路的检测方法及装置。

背景技术：

为保证电力系统的长期稳定运行，电力公司需要对各种电力设备进行巡检和维修，其中包括高压输电线。对于高压输电线的维检，供电公司工作人员通常驾驶小型直升机通过人眼对高压输电线进行巡检，或者通过手动遥控的飞行机器人对输电线进行巡检。

但是现有技术中存在的主要问题有：巡检人员主要通过人眼对输电线进行巡检，由于输电线在在一定的自然环境中会出现与背景颜色同化，或者人员长期观察会出现模糊和难以辨别的情况，造成巡检人员危险系数极高，驾驶员的用眼过渡可能会导致直升机或者巡检机器人碰撞高压输电线，造成人员的伤亡。

技术实现要素：

本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种能够快速在复杂自然环境中识别输电线路的检测方法和装置。

为解决上述技术问题，本发明创造的实施例采用的一个技术方案是：提供一种输电线路的检测方法，包括下述步骤：

对可穿戴设备采集的图像信号进行gamma校正，以使所述图像信号转化为非线性图像；

将所述非线性图像进行二值化处理，使所述输电线与背景图像形成最大像素差；

对所述输电线路进行边缘检测，并提取所述输电线的轮廓；

根据所述输电线的长度特性对所述轮廓进行筛选，以使所述可穿戴设备中投射出边缘清晰且连贯的输电线轮廓图。

优选地，所述将所述非线性图像进行二值化处理，使所述输电线与背景图像形成最大像素差，步骤之前还包括：

对所述非线性图像进行灰度化处理，以降低所述非线性图像中包括的信息量。

优选地，所述将所述非线性图像进行二值化处理，使所述输电线与背景图像形成最大像素差，步骤之前还包括：

对所述非线性图像进行直方图均衡化处理，以增大输电线与背景图像之间的对比度。

优选地，所述将所述非线性图像进行二值化处理，使所述输电线与背景图像形成最大像素差，步骤包括：

根据预设分割规则将所述非线性图像划分为n个窗口；

对所述n个窗口中的每一个窗口再按照各自预设阈值或预设计算规则得出的运算阈值进行像素划分，使所述每一个窗口实现差异二值化；以及

所述n个窗口组合而成的二值化图像中所述输电线与背景图像形成最大像素差。

优选地，所述根据所述输电线的长度特性对所述轮廓进行筛选，以使所述可穿戴设备中投射出边缘清晰且连贯的输电线轮廓图，步骤之前还包括：

根据预设最小像素数量阈值对所述轮廓进行筛选，将所述轮廓内像素数量值小于所述最小像素数量阈值的轮廓进行背景化处理。

优选地，所述根据所述输电线的长度特性对所述轮廓进行筛选，以使所述可穿戴设备中投射出边缘清晰且连贯的输电线轮廓图，步骤之前还包括：

根据预设分割规则将所述非线性图像划分为n个窗口；

根据预设最大像素阈值对所述n个窗口进行筛选，将n个窗口中像素值均为预设最大像素阈值的窗口进行背景化处理。

优选地，所述根据所述输电线的长度特性对所述轮廓进行筛选，以使所述可穿戴设备中投射出边缘清晰且连贯的输电线轮廓图，步骤包括：

对所述轮廓进行hough进行直线检测，对不符合所述输电线长度特性的轮廓进行背景化处理，以使所述可穿戴设备中投射出边缘清晰且连贯的输电线轮廓图。

优选地，所述根据所述输电线的长度特性对所述轮廓进行筛选，以使所述可穿戴设备中投射出边缘清晰且连贯的输电线轮廓图，步骤之后还包括：

所述可穿戴设备将所述输电线轮廓图发送至巡线机器人，以使所述巡线机器人根据所述输电线轮廓图识别所述输电线，并对所述输电线进行避障运动。

优选地，所述可穿戴设备将所述输电线轮廓图发送至巡线机器人，以使所述巡线机器人根据所述输电线轮廓图识别所述输电线，并对所述输电线进行避障运动，步骤包括：

根据图像距离识别技术对所述可穿戴设备与输电线之间的距离进行计算；

所述巡线机器人获取与所述可穿戴设备之间的距离，并根据与所述可穿戴设备之间的距离计算出与所述输电线之间的距离；

当所述巡线机器人与所述输电线之间的距离小于或者等于预设安全阈值时，所述巡线机器人停止向输电线运动。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种输电线路的检测装置，包括：

图像校正模块，用于对可穿戴设备采集的图像信号进行gamma校正，以使所述图像信号转化为非线性图像；

图像处理模块，用于将所述非线性图像进行二值化处理，使所述输电线与背景图像形成最大像素差；

图像提取模块，用于对所述输电线路进行边缘检测，并提取所述输电线的轮廓；

图像筛选模块，用于根据所述输电线的长度特性对所述轮廓进行筛选，以使所述可穿戴设备中投射出边缘清晰且连贯的输电线轮廓图。

优选地，还包括：

第一图像处理子模块，用于对所述非线性图像进行灰度化处理，以降低所述非线性图像中包括的信息量。

优选地，还包括：

第二图像处理子模块，用于对所述非线性图像进行直方图均衡化处理，以增大输电线与背景图像之间的对比度。

优选地，还包括：

第一图像分割子模块，用于根据预设分割规则将所述非线性图像划分为n个窗口；

第三图像处理子模块，用于对所述n个窗口中的每一个窗口再按照各自预设阈值或预设计算规则得出的运算阈值进行像素划分，使所述每一个窗口实现差异二值化，所述n个窗口组合而成的二值化图像中所述输电线与背景图像形成最大像素差。

优选地，还包括：

第四图像处理子模块，用于根据预设最小像素数量阈值对所述轮廓进行筛选，将所述轮廓内像素数量值小于所述最小像素数量阈值的轮廓进行背景化处理。

优选地，还包括：

第二图像分割子模块，用于根据预设分割规则将所述非线性图像划分为n个窗口；

第五图像处理子模块，用于根据预设最大像素阈值对所述n个窗口进行筛选，将n个窗口中像素值均为预设最大像素阈值的窗口进行背景化处理。

优选地，还包括：

第六图像处理子模块，用于对所述轮廓进行hough进行直线检测，对不符合所述输电线长度特性的轮廓进行背景化处理，以使所述可穿戴设备中投射出边缘清晰且连贯的输电线轮廓图。

优选地，还包括：

第一信号发送子模块，用于所述可穿戴设备将所述输电线轮廓图发送至巡线机器人，以使所述巡线机器人根据所述输电线轮廓图识别所述输电线，并对所述输电线进行避障运动。

优选地，还包括：

第一距离计算子模块，用于根据图像距离识别技术对所述可穿戴设备与输电线之间的距离进行计算；

第二距离计算子模块，用于所述巡线机器人获取与所述可穿戴设备之间的距离，并根据与所述可穿戴设备之间的距离计算出与所述输电线之间的距离；

避障子模块，用于当所述巡线机器人与所述输电线之间的距离小于或者等于预设安全阈值时，所述巡线机器人停止向输电线运动。

本发明实施例的有益效果是：通过使用可穿戴设备，将具有输电线影像的图像信息进行采集，通过gamma校正使图像成为能够被放映设备播放的非线性图片，将该非线性图片进行二值化处理，使输电线与背景图像之间出现最大像素差，然后提取该图片中输电线的轮廓，获取到输电线轮廓后对轮廓中不属于输电线的轮廓进行筛选，最后将输电线的轮廓进行投射，以便于人员能够清楚明了的看见输电线，并将输电线与背景进行最大差异化投射，防止输电线难以识别的现象，提高了相关人员和器械执行任务的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例输电线路的检测方法的基本结构流程图；

图2为本发明实施例二值化基本流程示意图；

图3为本发明实施例二值化处理一种实施方式结果示意图；

图4为本发明实施例较小干扰轮廓图案筛选的一种实施方式结果示意图；

图5为本发明实施例较大干扰轮廓图案筛的一种实施方式选结果示意图；

图6为本发明实施例进行直线检测后一种实施方式的结果示意图；

图7为本发明实施例巡线机器避障方法的具体实施流程图；

图8为本发明实施例输电线路的检测装置的基本结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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。

在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

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，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有作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。

实施例

本实施例中的可穿戴设备具体是指ar眼镜，用于实现增强现实技术，能够实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3d模型的技术，实现在眼镜屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。ar眼镜在眼镜视界的方向设置摄像头，采集视界方向的影像画面，将该画面发送至处理系统中进行处理，并将处理之后的图像投射在ar眼镜的微型成像设备上进行显示。

本实施例中的巡线机器人为，具有一定自主控制行动能力的由用户控制或者驾驶的小型飞行器，包括：小型载人直升机或者多旋翼飞行器等。

请参阅图1，图1为本实施例中输电线路的检测方法的基本结构流程图。

如图1所示，一种输电线路的检测方法，包括下述步骤：

s1100、对可穿戴设备采集的图像信号进行gamma校正，以使所述图像信号转化为非线性图像。gamma源于crt(显示器/电视机)的响应曲线，即其亮度与输入电压的非线性关系，可穿戴设备无法对拍摄的画面进行直接播放，需要对图像信号进行gamma校正，使图像信号转化为非线性图像方能够进行播放。

s1200、将所述非线性图像进行二值化处理，使所述输电线与背景图像形成最大像素差。图像的二值化，就是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的只有黑和白的视觉效果，使输电线成为白色，其他背景为黑色，是输电线与背景色之间形成最大的像素差。

s1300、对所述输电线路进行边缘检测，并提取所述输电线的轮廓；通过图像提取技术对图像中输电线进行边缘检测，将输电线的轮廓提取出来。

s1400、根据所述输电线的长度特性对所述轮廓进行筛选，以使所述可穿戴设备中投射出边缘清晰且连贯的输电线轮廓图。输电线的长度是固定的，在提取后的输电线轮廓中部分轮廓不属于输电线，需要对该部分轮廓进行筛选，筛选的条件依据为输电线的长度，两个输电塔之间的输电线的长度是固定且连续的，输电线轮廓中出现长度远小于输电线实际长度或者断断续续的线性轮廓，均不属于输电线的轮廓图，需要进行筛选，将该轮廓填充为背景色。

上述实施方式通过使用可穿戴设备，将具有输电线影像的图像信息进行采集，通过gamma校正使图像成为能够被放映设备播放的非线性图片，将该非线性图片进行二值化处理，使输电线与背景图像之间出现最大像素差，然后提取该图片中输电线的轮廓，获取到输电线轮廓后对轮廓中不属于输电线的轮廓进行筛选，最后将输电线的轮廓进行投射，以便于人员能够清楚明了的看见输电线，并将输电线与背景进行最大差异化投射，防止输电线难以识别的现象，提高了相关人员和器械执行任务的安全性。

在步骤s1200之前还包括对非线性图像进行灰度化处理，具体为步骤s1110：对所述非线性图像进行灰度化处理，以降低所述非线性图像中包括的信息量。

灰度化，在rgb模型中，如果r＝g＝b时，则彩色表示一种灰度颜色，其中r＝g＝b的值叫灰度值，因此，灰度图像每个像素只需一个字节存放灰度值非线性图像为彩色图片信息量大，本实施例中对该非线性图像进行处理时，仅仅用灰度图像里的信息就已经够了，为了提高运算速度采用灰度图。

在步骤s1200之前还包括对非线性图像进行直方图均衡化处理，具体为步骤s1120：对所述非线性图像进行直方图均衡化处理，以增大输电线与背景图像之间的对比度。

非线性图像的像素占有很多的灰度级而且分布均匀，那么这样的图像往往有高对比度和多变的灰度色调。直方图均衡化就是一种能仅靠输入图像直方图信息自动达到这种效果的变换函数。它的基本思想是对图像中像素个数多的灰度级进行展宽，而对图像中像素个数少的灰度进行压缩，从而扩展像原取值的动态范围，提高了对比度和灰度色调的变化，使图像更加清晰。

请参阅图2和图3，图2为本实施例二值化基本流程示意图；图3为本实施例二值化处理一种实施方式结果示意图。

如图2和图3所示，二值化处理方法包括下述步骤：

s1131、根据预设分割规则将所述非线性图像划分为n个窗口。

本实施例中采用局部二值化处理方法，局部二值化的方法就是按照一定的规则将整幅图像划分为n个窗口，对这n个窗口中的每一个窗口再按照一个统一的阈值t将该窗口内的像素划分为两部分，进行二值化处理。本实施例中将整幅图像分割为9*9个窗口。

s1132、对所述n个窗口中的每一个窗口再按照各自预设阈值或预设计算规则得出的运算阈值进行像素划分，使所述每一个窗口实现差异二值化。

每一个窗口的的阈值t根据预设或者预设的规则计算而出，每一个窗口的阈值t的确定方式包括：根据阈值选取的不同，二值化的算法分为固定阈值和自适应阈值。比较常用的二值化方法则有：双峰法、p参数法、迭代法和otsu法等。

s1133、所述n个窗口组合而成的二值化图像中所述输电线与背景图像形成最大像素差。

在步骤s1400之前还包括，对较小干扰轮廓图案的筛选方法，具体请参阅图4，图4为本实施例较小干扰轮廓图案筛选的一种实施方式结果示意图。

如图4所示，具体为步骤s1310：根据预设最小像素数量阈值对所述轮廓进行筛选，将所述轮廓内像素数量值小于所述最小像素数量阈值的轮廓进行背景化处理。

在对非线性图案进行轮廓提取之后存在较多的小像素轮廓噪点，需要对该噪点进行处理，设定最小像素数量阈值，本实施例中最小像素数量阈值设置为50，但不限于此，在一些选择性实施例中，最小像素数量阈值能够根据具体应用场景进行设置。最小像素数量阈值即一个轮廓中包括的像素点最小值不能小于50，对于像素点数量小于50的轮廓将其背景化，即将该轮廓填充为黑色。

在步骤s1400之前还包括，对较大干扰轮廓进行筛选的方法，具体请参阅图5，图5为本实施例较大干扰轮廓图案筛的一种实施方式选结果示意图。

s1321、根据预设分割规则将所述非线性图像划分为n个窗口。本实施例中将整幅图像分割为9*9个窗口，但不限于此，窗口数量的划分能够根据具体应用场景的不同进行划分。

s1322、根据预设最大像素阈值对所述n个窗口进行筛选，将n个窗口中像素值均为预设最大像素阈值的窗口进行背景化处理。最大像素阈值预设为255，当检测到划分的窗口中所有的像素值均为255时，将该窗口整个进行背景化处理，及将该窗口填充为黑色。采用本方法能够将图片中较大的轮廓障碍物进行排除，如输电线塔或者树木等大型干扰物的轮廓图进行排除。

本实施方式中步骤s1321、s1322和步骤s1310之间不具有明确的先后关系，在一些选择性实施例中步骤s1321和s1322在步骤s1310之前。

请参阅图6，图6为本实施例进行直线检测后一种实施方式的结果示意图。

步骤s1400具体包括对所述轮廓进行hough进行直线检测，对不符合所述输电线长度特性的轮廓进行背景化处理，以使所述可穿戴设备中投射出边缘清晰且连贯的输电线轮廓图。

步骤s1400之后还包括步骤s1500，具体为：

s1500、所述可穿戴设备将所述输电线轮廓图发送至巡线机器人，以使所述巡线机器人根据所述输电线轮廓图识别所述输电线，并对所述输电线进行避障运动。

步骤1500具体请参阅图7，图7为本实施例巡线机器避障方法的具体实施流程图。

如图7所示，步骤1500具体包括下述步骤：

s1510、根据图像距离识别技术对所述可穿戴设备与输电线之间的距离进行计算；通过图像处理技术计算出可穿戴设备与输电线之间的距离，本实施例中可穿戴设备安装有高度传感器和角度传感器，能够通过自身的高度和拍摄画面是的角度配合图像距离测算技术，测算出与输电线之间的直线距离。

s1520、所述巡线机器人获取与所述可穿戴设备之间的距离，并根据与所述可穿戴设备之间的距离计算出与所述输电线之间的距离；巡线机器人上设有高度传感器和距离传感器能够测算出其具可穿戴设备之间的距离，可穿戴设备与输电线之间的距离，和可穿戴设备与巡线机器人之间的距离差即可推算出巡线机器人与输电线之间的距离。

s1530、当所述巡线机器人与所述输电线之间的距离小于或者等于预设安全阈值时，所述巡线机器人停止运动。巡线机器人设有安全阈值，该安全阈值为距离阈值，当巡线机器人与输电线之间的距离小于预设安全距离阈值时，巡线机器人停止向输电线方向运动。

请参阅图8，图8为本实施例输电线路的检测装置的基本结构框图。

如图8所示，一种输电线路的检测装置，包括：图像校正模块2100、图像处理模块2200、图像提取模块2300和图像筛选模块2400。其中，图像校正模块2100用于对可穿戴设备采集的图像信号进行gamma校正，以使图像信号转化为非线性图像；图像处理模块2200用于将非线性图像进行二值化处理，使输电线与背景图像形成最大像素差；图像提取模块2300用于对输电线路进行边缘检测，并提取输电线的轮廓；图像筛选模块2400用于根据输电线的长度特性对轮廓进行筛选，以使可穿戴设备中投射出边缘清晰且连贯的输电线轮廓图。

上述实施方式通过使用可穿戴设备，将具有输电线影像的图像信息进行采集，通过gamma校正使图像成为能够被放映设备播放的非线性图片，将该非线性图片进行二值化处理，使输电线与背景图像之间出现最大像素差，然后提取该图片中输电线的轮廓，获取到输电线轮廓后对轮廓中不属于输电线的轮廓进行筛选，最后将输电线的轮廓进行投射，以便于人员能够清楚明了的看见输电线，并将输电线与背景进行最大差异化投射，防止输电线难以识别的现象，提高了相关人员和器械执行任务的安全性。

在一些实施方式中，输电线路的检测装置还包括：第一图像处理子模块用于对非线性图像进行灰度化处理，以降低非线性图像中包括的信息量。

在一些实施方式中，输电线路的检测装置还包括：第二图像处理子模块，用于对非线性图像进行直方图均衡化处理，以增大输电线与背景图像之间的对比度。

在一些实施方式中，输电线路的检测装置还包括：第一图像分割子模块和第三图像处理子模块。其中，第一图像分割子模块用于根据预设分割规则将非线性图像划分为n个窗口；第三图像处理子模块用于对n个窗口中的每一个窗口再按照各自预设阈值或预设计算规则得出的运算阈值进行像素划分，使每一个窗口实现差异二值化，n个窗口组合而成的二值化图像中输电线与背景图像形成最大像素差。

在一些实施方式中，输电线路的检测装置还包括：第四图像处理子模块，用于根据预设最小像素数量阈值对轮廓进行筛选，将轮廓内像素数量值小于最小像素数量阈值的轮廓进行背景化处理。

在一些实施方式中，输电线路的检测装置还包括：第二图像分割子模块和第五图像处理子模块。其中，第二图像分割子模块，用于根据预设分割规则将非线性图像划分为n个窗口；第五图像处理子模块，用于根据预设最大像素阈值对n个窗口进行筛选，将n个窗口中像素值均为预设最大像素阈值的窗口进行背景化处理。

在一些实施方式中，输电线路的检测装置还包括：第六图像处理子模块，用于对轮廓进行hough进行直线检测，对不符合输电线长度特性的轮廓进行背景化处理，以使可穿戴设备中投射出边缘清晰且连贯的输电线轮廓图。

在一些实施方式中，输电线路的检测装置还包括：第一信号发送子模块，用于可穿戴设备将输电线轮廓图发送至巡线机器人，以使巡线机器人根据输电线轮廓图识别输电线，并对输电线进行避障运动。

在一些实施方式中，输电线路的检测装置还包括：第一距离计算子模块、第二距离计算子模块和避障子模块。其中，第一距离计算子模块，用于根据图像距离识别技术对可穿戴设备与输电线之间的距离进行计算；第二距离计算子模块，用于巡线机器人获取与可穿戴设备之间的距离，并根据与可穿戴设备之间的距离计算出与输电线之间的距离；避障子模块，用于当巡线机器人与输电线之间的距离小于或者等于预设安全阈值时，巡线机器人停止向输电线运动。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。