密集电缆分割方法及系统

1.本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种密集电缆分割方法及系统。


背景技术：

2.随着国家电网越来越庞大，输电线路越来越多，现在对于输电线路的巡检主要通过采集输电线路图像交由系统自动识别完成，然而由于线路复杂多样，宽窄不一，加之图片拍摄的角度有所不同，导致一些在图片上显示密集的电缆无法准确分割，对巡检结果产生不良影响。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种密集电缆分割方法及方法，能够提高电缆分割的准确率。
4.本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
5.第一方面，提供了一种密集电缆分割方法，包括：
6.获取密集电缆的彩色图像，去除图像背景后提取电缆候选框；
7.对电缆候选框进行初步筛选；
8.对初步筛选后的电缆候选框进行筛选修正，完成电缆分割。
9.结合第一方面，进一步的，所述去除图像背景后提取电缆候选框包括：
10.将电缆的彩色图像输入yolact网络进行特征提取，其中yolact网络的主干网络采用resnet网络，resnet网络生成五个特征层，将其中的三到五层作为fpn层的输入，通过经过fpn层获取特征图后得到电缆候选框以及其对应的置信度。
11.结合第一方面，进一步的，所述对电缆候选框进行初步筛选包括：
12.将各电缆候选框按照其对应的置信度大小，由大到小进行排序，选出其中置信度最大的候选框，计算该电缆候选框与剩余的其他各电缆候选框的交并比，将得到的交并比与阈值n
t
进行比较，若大于阈值n
t
，则删除该交并比所对应的电缆候选框，否则保留，以此实现对候选框的初步筛选。
13.结合第一方面，进一步的，所述对初步筛选后的电缆候选框进行筛选修正包括：
14.将初步筛选后的电缆候选框按照置信度的大小由大到小排列，选出置信度最大的电缆候选框；
15.计算置信度最大的电缆候选框与剩余电缆候选框之间的偏差角系数；
16.根据剩余电缆候选框所对应的置信度以及与置信度最大电缆候选框之间的偏差角系数计算得到剩余电缆候选框与置信度最大的电缆候选框之间的修正置信度；
17.根据修正置信度对电缆候选框进行筛选修正。
18.结合第一方面，进一步的，所述偏差角系数通过式(1)计算得到
19.rel(m,n)＝cos(μ-β)
×
iou(m,n)
ꢀꢀ
(1)
20.其中，μ、β分别表示最大电缆候选框m和剩余电缆候选框n的对角线角度，iou(m,n)
为最大电缆候选框m与剩余电缆候选框n的交并比，rel(m,n)为置信度最大的电缆候选框m和剩余电缆候选框n之间的偏差角系数。
21.结合第一方面，进一步的，所述修正置信度通过式(2)计算得到
[0022][0023]
其中，si为第i个候选框的置信度，n
t
为阈值。
[0024]
第二方面，提供了一种密集电缆分割系统包括：
[0025]
候选框提取模块，用于获取密集电缆的彩色图像，去除图像背景后提取电缆候选框；
[0026]
候选框初步筛选模块，用于对电缆候选框进行初步筛选；
[0027]
电缆分割模块，用于对初步筛选后的电缆候选框进行筛选修正，完成电缆分割。
[0028]
本发明有益效果：本发明首先通过相机采集电缆图像，然后使用resnet作为yolact的主干网络对电缆图像进行特征提取，并利用建立的电缆候选框修正置信度计算方法对电缆目标候选框进行筛选修正，最终实现对密集电缆的识别和分割提取。该方法在一定程度上解决了复杂环境下密集电缆的漏检问题，同时提高了识别算法在电缆检测上的召回率与准确率。
附图说明
[0029]
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
[0030]
为了进一步描述本发明的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
[0031]
实施例1
[0032]
如图1示，本发明提供的一种密集电缆分割方法，包括如下步骤：
[0033]
步骤一、提取电缆候选框
[0034]
通过相机获取密集电缆的彩色图像，然后将电缆的彩色图像输入yolact网络进行特征提取，通过yolact网络可以过滤掉图片中复杂的背景，将用resnet(残差网络)作为主干网络，生成五个不同的特征层，将其中的三到五层作为fpn(feature pyramid networks，特征图金字塔网络)层的输入，经过fpn层后得到的特征图，对特征图进行预测(使用anchor boxes方法)得到电缆候选框以及其对应的置信度。
[0035]
步骤二、候选框初步筛选
[0036]
候选框被提取出来之后，精度尚不够高，需要对其进行初步的筛选，过程主要如下：
[0037]
首先，将各电缆候选框按照其所对应的置信度大小由大到小依次排序，我们从中选出置信度最大的那个电缆候选框，计算其与其他各电缆候选框之间的交并比，将其与阈值n
t
进行比较，若大于阈值n
t
(根据经验值给定)，则删除，否则保留；遍历所有候选框，保留大于阈值的电缆候选框，保留下来的电缆候选框即为初步筛选后的候选框。
[0038]
步骤三、电缆分割
[0039]
在完成电缆候选框的初步筛选后，为了进一步提高电缆的分割(确定了电缆候选框即相当于完成了电缆分割)精度，需要进一步对电缆候选框的精度进行修正，过程主要如下：
[0040]
首先，将步骤二中经过初步筛选后剩余的电缆候选框按照置信度大小由大到小排列，选出其中置信度最大的电缆候选框，然后通过公式(1)计算其与其余的电缆候选框之间的偏差角系数
[0041]
rel(m,n)＝cos(μ-β)
×
iou(m,n)
ꢀꢀ
(1)
[0042]
其中，μ、β分别表示最大电缆候选框m和剩余电缆候选框n的对角线角度，iou(m,n)为最大电缆候选框m与剩余电缆候选框n的交并比。
[0043]
然后通过其余候选框(出置信度最大的电缆候选框之外任意一个电缆候选框)所对应的置信度以及与置信度最大的电缆候选框之间的偏差角系数计算得到剩余的候选框与置信度最大的电缆候选框之间的修正置信度，计算方法如式(2)所示：
[0044][0045]
其中，si为第i个候选框的置信度，rel(m,n)为置信度最大的电缆候选框m与剩余的电缆候选框n。此函数并不是连续函数，会出现梯度断层，当候选框m与候选框n相关度rel条件满足时，置信度si乘上一个1-rel线性变小。
[0046]
根据计算所得的修正置信度对电缆候选框进行筛选修正，具体为：
[0047]
将修正置信度ci和阈值n
t
进行比较，若大于阈值n
t
，则删除该修正置信度所对应的电缆候选框，否则保留，最终保留下来的电缆候选框即为修正过的电缆候选框，确定了电缆候选框即完成了电缆的分割。
[0048]
采用本发明所述方法的验证结果如表1所示
[0049]
表1采用本方法前后结果对照表
[0050][0051]
采用本发明对电缆检测的召回率、准确度的提升较为明显。其中，电缆的召回率相较于原先提升了4.1％，电缆的准确率提升了1.9％，平均像素准确率与fps优化前后几乎不变。
[0052]
实施例2
[0053]
还提供了一种密集电缆分割系统，包括：
[0054]
候选框提取模块，用于获取密集电缆的彩色图像，去除图像背景后提取电缆候选框；
[0055]
候选框初步筛选模块，用于对电缆候选框进行初步筛选；
[0056]
电缆分割模块，用于对初步筛选后的电缆候选框进行筛选修正，完成电缆分割。
[0057]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机
可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0058]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0059]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0060]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0061]
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其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。