基于DSP视频处理的输电线路远程监测系统及监测方法

摘要

本发明公开了一种基于DSP视频处理的输电线路远程监测系统及监测方法，设计了基于DSP的视频监控终端系统，利用DSP强大的数据处理能力，在监控终端直接利用视频图像处理技术和相关算法，对现场采集到的输电线路视频数据进行滤波、清晰化、异常检测等分析和处理，自动提取监测场景输电线路状态的有效数据信息，仅将处理结果和有效数据信息传送给监控中心，并能够对异常情况通过无线模块发送报警信息到监控中心或者监控人员手机上，以便及时采取相应的措施。这样在大大减小了传输数据冗余、提高监测系统实时性的同时，又能够提供给监控人员实时有效的现场信息，减轻了监控人员的工作负担，实现了实时、有效的智能化监控。

主权项

一种基于DSP视频处理技术的输电线路远程监测方法，其特征在于，采用一种基于DSP视频处理技术的输电线路远程监测系统，其结构为：包括依次通过无线连接的监控终端(1)、无线网络(2)、移动中心服务器(3)、Internet网络(4)及监控中心(5)，所述的监控终端(1)包括DSP处理器模块(6)，DSP处理器模块(6)上分别连接有图像采集模块(7)、存储器模块(8)、电源模块(9)、网络模块(10)、GPRS模块(11)及图像显示模块(12)，具体按照以下步骤实施：步骤1：监控终端(1)的图像采集模块(7)采集视频帧数据，传递给DSP处理器模块(6)；步骤2：DSP处理器模块(6)对得到的视频帧数据进行图像处理，一方面，进行现场图像获取，得到处理后的现场图像数据流；所述的现场图像获取，具体按照以下步骤实施：a：获取参考帧图像，从图像采集模块(7)底层驱动中获取完整的第一帧现场图像作为参考帧Iref，并将其保存在监控终端(1)的存储器模块(8)中，同时将参考帧数据进行压缩后通过GPRS模块(11)发送到监控中心(5)，保存起来；b：计算当前帧与参考帧的灰度差值，用后续采集到的每帧图像I与参考帧图像对应位置像素值做差，用i，j分别表示图像中某一像素的横纵坐标，I(i，j)表示当前帧图像中位置(i，j)处像素的灰度值，Iref(i，j)表示参考帧对应位置的像素灰度值，得到当前帧与参考帧图像(i，j)位置处的像素灰度变化量ΔI(i，j)为：ΔI(i，j)＝I(i，j)‑Iref(i，j)；c：获得差值数据，给定一个门限值ε，对满足条件：ΔI(i，j)＞ε的像素点，即当前图像中相对于参考帧相应位置像素灰度值有较大变化量的点，将它们的位置和灰度变化量压缩打包；另一方面，进行现场状况监测，具体按照以下步骤实施：a：图像去噪，采用中值滤波算法对采集到的视频中的图像帧进行滤波处理，中值滤波算法计算公式为：g(i，j)＝Med{f(i‑k，j‑l)，(k，l)∈W}，其中g为处理后图像，f为待处理原图像，W为二维模板，选择模板滑动窗口大小为3×3的中值滤波算法，其计算过程为：首先将模板中心放在图像的第1行第1列位置，接着对模板范围内的9个点按像素灰度值进行排序，然后以位置在最中间的点的灰度值替换当前像素的灰度值，移动模板到下一个像素点，循环进行此过程，直到将所有覆盖范围内的像素点都处理完毕，即得滤波后的图像；b：图像清晰化，采用非线性对比度展宽，按照下式对每个像素点进行处理： g ( i , j ) = f ( i , j ) - f min f max - f min × 255 , 其中，g为对比度展宽后的灰度图像，f为待处理原图像；c：目标提取，图像二值化：采用自适应迭代阈值二值化方法，具体按照以下步骤实施：1)求出图像中的最小、最大灰度值fmin，fmax，阈值初始值为：Tk＝(fmin+fmax)/2，迭代次数k初始值为0；2)根据阈值Tk将图像分割成目标和背景两部分，分别计算两部分的像素数N1，N2，以及灰度平均值U1，U2，即分别用两部分所有像素灰度值之和除以各自的像素总数；3)求出新的阈值Tk+1＝(U1+U2)/2；4)如果前后两次计算出的阈值相等或迭代次数k＞100，则转到步骤5)；否则k＝k+1，转到步骤2)；5)用Tk作为阈值对图像进行二值化处理；d：异常状况检测，当导线静止时记录下导线在图像中的位置和宽度，用后续每一帧图像中导线的位置与静止时导线的位置做差并求绝对值，然后求出最大的差值，即得到导线的舞动幅值；采用对后续帧中输电线的宽度变化情况进行比较，得到输电线变粗细的变化情况，进而检测出覆冰覆雪厚度变化情况，若导线的舞动幅值超出预设门限值或者连续监测到导线直径增大，则自动判断是否出现异常状况；得到导线的舞动幅值、覆冰覆雪厚度变化情况及导线异常状况信息；步骤3：数据无线发送，监控终端(1)中的GPRS模块(11)将步骤2得到的现场图像数据流、导线的舞动幅值、覆冰覆雪厚度变化情况及导线异常状况信息依次通过无线网络(2)、移动中心服务器(3)、Internet网络(4)送到监控中心(5)，提供给监控人员经处理过的有效数据信息，或者将步骤2得到的现场图像数据流、导线的舞动幅值、覆冰覆雪厚度变化情况及导线异常状况信息依次通过无线网络(2)、移动中心服务器(3)、Internet网络 (4)发送到监控人员手机上，及时通晓监控人员便于其采取相应措施；步骤4：数据接收与综合管理，监控中心(5)对个监控终端(1)发过来的数据进行解析和综合管理，得到图像数据、处理结果、输电线路状况参数、异常状况的有效信息，进行显示、分析、存储和管理。