输电线路上异物种类检测平台

摘要

本发明涉及一种输电线路上异物种类检测平台，设置在无人机上，所述检测平台包括线阵数码航空摄影机、异物种类识别设备和数字信号处理器，线阵数码航空摄影机用于对输电线路进行图像采集，以获得输电线路图像，异物种类识别设备与线阵数码航空摄影机连接，用于对输电线路图像进行图像处理，以识别出输电线路图像中的异物的种类，数字信号处理器与异物种类识别设备连接，用于根据识别出的异物种类确定是否向供电管理平台发出异物报警信号。本发明还包括去雾图像处理器，用于去除输电线路图像中的雾霾影响。通过本发明，即使在雾霾严重的天气，也能够快速准确地识别出供电网络的输电线路上的异物种类。

主权项

一种输电线路上异物种类检测平台，设置在无人机上，所述检测平台包括线阵数码航空摄影机、异物种类识别设备和数字信号处理器，所述数字信号处理器的型号为TMS320LF2407A，所述线阵数码航空摄影机用于对输电线路进行图像采集，以获得输电线路图像，所述异物种类识别设备与所述线阵数码航空摄影机连接，用于对所述输电线路图像进行图像处理，以识别出所述输电线路图像中的异物的种类，所述数字信号处理器与所述异物种类识别设备连接，用于根据所述识别出的异物种类确定是否向供电管理平台发出异物报警信号；其特征在于，所述检测平台还包括：供电电源，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；无线通讯接口，与远端的供电管理平台建立双向的无线通信链路，用于接收所述供电管理平台发送的控制指令，还用于将所述数字信号处理器发送的异物位置信息和异物报警信号转发给所述供电管理平台，所述控制指令包括输电线路测量高度和输电线路测量定位数据；无人机驱动器件，用于在所述数字信号处理器的控制下，控制所述无人机飞赴空中测量位置，所述空中测量位置对应的定位数据包括输电线路测量高度和输电线路测量定位数据；静态存储器，用于预先存储各种异物的基准图像模板以及预先存储异物种类报警对照表，每一种异物的基准图像模板为预先对每一种基准异物进行拍摄而获得的图像，所述异物种类报警对照表以异物种类为索引，保存了每一种异物种类的报警等级，报警等级越高，对应种类的异物对输电线路的危害越大，所述静态存储器还用于预先存储报警等级阈值，所述静态存储器预先存储的所述异物种类报警对照表中的各种异物种类包括塑料袋、气球、风筝和树枝；去雾图像处理器，位于所述线阵数码航空摄影机和所述异物种类识别设备之间，用于接收所述输电线路图像，对所述输电线路图像进行去雾霾处理以获得去雾霾输电线路图像，替代所述输电线路图像，将所述去雾霾输电线路图像输入所述异物种类识别设备；所述去雾图像处理器包括：雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时检测无人机所在位置的雾霾浓度，并根据雾霾浓度确定雾霾去除强度，所述雾霾去除强度取值在0到1之间；整体大气光值获取子设备，与所述线阵数码航空摄影机连接以获得所述输电线路图像，计算所述输电线路图像中每一像素的灰度值，将灰度值最大的像素的灰度值作为整体大气光值；大气散射光值获取子设备，与所述线阵数码航空摄影机和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述输电线路图像的每一个像素，提取其R，G，B三颜色通道像素值中最小值作为目标像素值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器EPGF对所述目标像素值进行滤波处理以获得滤波目标像素值，将目标像素值减去滤波目标像素值以获得目标像素差值，使用EPGF对目标像素差值进行滤波处理以获得滤波目标像素差值，将滤波目标像素值减去滤波目标像素差值以获得雾霾去除基准值，将雾霾去除强度乘以雾霾去除基准值以获得雾霾去除阈值，取雾霾去除阈值和目标像素值中的最小值作为比较参考值，取比较参考值和0中的最大值作为每一个像素的大气散射光值；介质传输率获取子设备，与所述整体大气光值获取子设备和所述大气散射光值获取子设备分别连接，将每一个像素的大气散射光值除以整体大气光值以获得除值，将1减去所述除值以获得每一个像素的介质传输率；清晰化图像获取子设备，与所述线阵数码航空摄影机、所述整体大气光值获取子设备和所述介质传输率获取子设备分别连接，将1减去每一个像素的介质传输率以获得第一差值，将所述第一差值乘以整体大气光值以获得乘积值，将所述输电线路图像中每一个像素的像素值减去所述乘积值以获得第二差值，将所述第二差值除以每一个像素的介质传输率以获得每一个像素的清晰化像素值，所述输电线路图像中每一个像素的像素值包括所述输电线路图像中每一个像素的R，G，B三颜色通道像素值，相应地，获得的每一个像素的清晰化像素值包括每一个像素的R，G，B三颜色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值组成去雾霾输电线路图像；所述异物种类识别设备与所述去雾图像处理器和所述静态存储器分别连接，包括小波滤波子设备、灰度化处理子设备、图像分割子设备和异物匹配子设备；所述小波滤波子设备与所述去雾图像处理器连接，用于对所述去雾霾输电线路图像进行小波滤波，以获得滤波图像；所述灰度化处理子设备与所述小波滤波子设备连接，基于滤波图像中每一个像素的RGB三颜色分量值计算每一个像素的灰度值，以获得灰度图像；所述图像分割子设备与所述灰度化处理子设备和所述静态存储器分别连接，对于灰度图像，选取0‑255每一灰度值作为分割灰度值对灰度图像进行目标和背景的图像分割，将图像分割后目标和背景的灰度值方差最大的分割灰度值作为灰度分割阈值，使用灰度分割阈值对灰度图像进行目标和背景的图像分割，即具有小于等于所述灰度分割阈值的灰度值的像素被确定为目标像素，具有大于所述灰度分割阈值的灰度值的像素被确定为背景像素，将所有目标像素组成目标子图像并输出；所述异物匹配子设备与所述图像分割子设备和所述静态存储器分别连接，在目标子图像中识别出与各种异物的基准图像模板中某一种异物的基准图像模板匹配的异物图案，输出所述异物图像匹配的异物种类以及所述异物图案在所述灰度图像中的相对位置；所述数字信号处理器与所述线阵数码航空摄影机、所述去雾图像处理器、所述异物种类识别设备、所述无人机驱动器件、所述无线通信接口和所述静态存储器分别连接，接收并解析所述控制指令以获得输电线路测量高度和输电线路测量定位数据，控制所述无人机驱动器件以驱动所述无人机飞赴空中测量位置，并在所述无人机飞赴空中测量位置后，进入异物识别模式；其中，所述数字信号处理器在异物识别模式中，启动所述线阵数码航空摄影机、所述去雾图像处理器和所述异物种类识别设备，基于所述异物图像匹配的异物种类在所述异物种类报警对照表中查找对应的报警等级，当查找到的报警等级大于等于所述报警等级阈值时，发出异物报警信号；所述数字信号处理器还基于空中测量位置和所述异物图案在所述灰度图像中的相对位置确定异物位置信息，所述异物位置信息包括异物长度、异物宽度以及异物的定位数据；所述线阵数码航空摄影机包括减震底架、前盖玻璃、镜头、滤镜和成像电子单元，用于对输电线路进行图像采集，以获得输电线路图像；所述输电线路图像的分辨率为3840×2160；小波滤波子设备、灰度化处理子设备、图像分割子设备和异物匹配子设备分别采用不同的FPGA芯片来实现；将所述线阵数码航空摄影机、所述去雾图像处理器和所述异物种类识别设备集成在一块集成电路板上。