張潔

摘要：通過利用無人機(jī)航拍獲得圖像，能夠發(fā)現(xiàn)輸配電線路是否出現(xiàn)故障，極大程度上降低了人為錯誤率，在無人機(jī)電力巡檢過程中實(shí)現(xiàn)良好運(yùn)用。在本研究中通過闡述目前國內(nèi)外無人機(jī)電力巡線在應(yīng)用圖像處理技術(shù)上的現(xiàn)狀，并深入分析了該技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：圖像處理技術(shù);無人機(jī);電力線路;巡檢;應(yīng)用

中圖分類號：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）06-0059-01

在當(dāng)前電力行業(yè)中，由于電路線路涉及范圍較廣，而且所在地形相對復(fù)雜，環(huán)境惡劣，電力企業(yè)需要花費(fèi)大量的人力、物力用于電力巡檢。近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)電力巡檢具有較高的安全性，而且能夠打破地理因素限制，具有較高的巡檢效率，目前已經(jīng)成為國內(nèi)輸電線路巡檢中的常用方式。在無人機(jī)電力巡檢時，通過無人機(jī)攝像設(shè)備能夠獲取大量高清的輸電線路圖像，對所收集的圖像進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)絕緣子，塔桿等重要部件的運(yùn)行情況，同時利用圖像處理技術(shù)能夠?qū)χ匾斉潆娋€路部件進(jìn)行故障分析，準(zhǔn)確獲取線路缺項(xiàng)信息。目前，國內(nèi)對于智能線路缺陷技術(shù)應(yīng)用還處于初步階段，圖像檢測和圖像預(yù)處理方面能夠顯著提升無人機(jī)巡檢水平的研究，本研究深入分析在電力巡檢中運(yùn)用圖像預(yù)處理檢測技術(shù)，研究了該技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，闡述在利用該技術(shù)時所受到的因素，進(jìn)一步能夠提出有效措施，以提升系統(tǒng)功能。

1 國內(nèi)外研究

無人機(jī)是近年來新型的綜合學(xué)科，所涉及多門學(xué)科，包括圖像處理，電子，航空等，其中利用圖像處理能夠準(zhǔn)確判斷線路運(yùn)行情況。目前國內(nèi)在無人機(jī)巡檢上相比發(fā)達(dá)國家比較滯后，從上世紀(jì)80年代開始深入分析無人機(jī)巡線。但目前國內(nèi)在無人機(jī)電力巡線上還處于硬件階段，而發(fā)達(dá)國家逐漸深入圖像數(shù)據(jù)處理這一方面，尤其是巡檢技術(shù)發(fā)展比較完善。在無人機(jī)巡視過程中應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺能夠提高其路徑導(dǎo)航性能。日本研究學(xué)者開發(fā)了無人機(jī)視線巡檢系統(tǒng)，能夠?qū)D像進(jìn)行實(shí)時檢測以及故障自動診斷。因此，在無人機(jī)巡檢過程中，圖像處理相關(guān)研究是十分重要的。

2 在電力巡線中圖像處理，擾因素分析

在電力巡檢過程中應(yīng)用圖像處理可能會遇到多種外界因素的干擾，甚至還會對輸電線路巡檢產(chǎn)生不利影響。在實(shí)際電力巡檢時常遇到以下因素干擾，包括光學(xué)因素，在光學(xué)系統(tǒng)中由于對于近軸區(qū)和實(shí)際圖像區(qū)是存在一定偏差的，因而會導(dǎo)致圖像質(zhì)量降低，進(jìn)一步降低電力部件的檢測準(zhǔn)確率。輻射失真，利用傳感器進(jìn)行目標(biāo)反射觀測，觀測這種輻射的失真甚至?xí)?dǎo)致圖像失真，進(jìn)而影響最終圖像的解釋和判讀情況。幾何失真，由于使用不同的傳感器以及飛行機(jī)的飛行情況，會導(dǎo)致無人機(jī)在電力巡檢時出現(xiàn)圖像失真問題，圖像的退化即幾何失真。運(yùn)動模糊，由于在飛行過程中無人機(jī)成像會受到運(yùn)動姿態(tài)，機(jī)械振動等多種因素的影響，因此在無人機(jī)電力巡檢時運(yùn)動模糊產(chǎn)生的結(jié)果干擾性是比較嚴(yán)重的。噪聲，在無人機(jī)進(jìn)行圖像傳輸和拍攝時會受到外界信號的干擾，導(dǎo)致圖像出現(xiàn)高斯噪聲，這種噪聲對于無人機(jī)電力巡檢過程中產(chǎn)生的影響是比較嚴(yán)重的。

3 在電力巡檢中運(yùn)用圖像處理技術(shù)

圖像預(yù)處理。針對上述在電力巡檢中運(yùn)用圖像處理技術(shù)所受到的因素，并結(jié)合在實(shí)際遍歷巡檢時圖像處理應(yīng)用，為確保提高電力巡檢的圖像檢測準(zhǔn)確性，我們需要對所獲取的圖像進(jìn)行分析處理。首先，對于圖像的光度來說，由于對于給定目標(biāo)，在不同場景中所獲得的亮度不同，或者在實(shí)際拍攝時有一部分圖像亮度調(diào)亮，為增加計(jì)算機(jī)的識別能力因此需要適當(dāng)調(diào)整圖像亮度，可以利用三種方法：首先可以將轉(zhuǎn)將其轉(zhuǎn)化為顏色空間調(diào)整，這也是一種比較低效直觀的調(diào)整方法，主要是由于顏色空間調(diào)整本身存在L分量能夠用于表示亮度直接調(diào)整，然而利用這種方法低效是其主要的缺點(diǎn)。由于電腦屏幕能夠決定參數(shù)圖像在色彩空間的解析，因此需要將其轉(zhuǎn)化為HSL，并對圖像進(jìn)行處理。線性調(diào)整，這種調(diào)整實(shí)際上是能夠直接對像素值進(jìn)行直接調(diào)整，直觀表示電力巡檢的物體，亮度線性調(diào)整是十分重要的。曲線調(diào)整，在亮度調(diào)整時會遇到下列問題，亮度變化不分層，通常某個區(qū)域會有明暗之分，因此調(diào)整圖像的整體亮度是十分重要的。去霧雨背景，對于一些陰雨天氣由于拍攝可見度降低，為去除圖像遮擋物體，比如霧雨，恢復(fù)真實(shí)圖像信息是十分重要的。我們從圖像類別上來看目前在去除圖片中的霧雨有兩種方法，分別是單幀去霧和視頻去霧兩種方法。首先對于視頻去霧檢測來說，主要利用霧雨天氣特點(diǎn)以達(dá)到檢測效果，研究學(xué)者認(rèn)為當(dāng)視線里明亮，時域變化快，因此可以使用時域中每個像素中值濾波器以實(shí)現(xiàn)除去霧雨的效果，而這種方法只能夠?qū)τ诤唵我曨l做處理，而對于一些運(yùn)動過程中的視頻來說需要建立霧雨模型，并開發(fā)物理特性描述模型，以表達(dá)雨像素值，研究學(xué)者設(shè)計(jì)基于背景分離圖像處理分析模型，能夠利用前景圖像光度大小檢測，進(jìn)而通過直方圖來分析雨線，以達(dá)到去除霧雨的目的。單一圖像去霧相關(guān)研究，雙邊濾波是基于高斯濾波函數(shù)，對于邊緣像素影響較小，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)去霧過程中邊緣像素保持的效果。研究學(xué)者提出全局濾波，利用這種方法來處理圖像物噪聲，主要利用最小2乘法濾波器保持平衡框架，能夠使圖像濾波達(dá)到最佳效果，由指導(dǎo)圖像濾波通過指導(dǎo)圖像內(nèi)容，并能夠產(chǎn)生輸出局部線性模型，其中該圖像可為輸入圖像本身，和其他圖像有指導(dǎo)的圖像濾波相比雙邊濾波來說，具有良好的邊緣特征去除效果。在圖像拼接方面，由于只是無人直升機(jī)攜帶攝像機(jī)，其分辨率是有限的，因此無法獲取較大范圍的場景，但圖像分辨率較低，無法獲取較大場景的照片，在此基礎(chǔ)上提升圖像分辨率，為克服這一問題，可通過圖像拼接的方式來滿足實(shí)際需求。由于拍攝過程中環(huán)境復(fù)雜，因此缺乏相應(yīng)算法來解決圖像匹配相應(yīng)問題?；谙嗨婆袛鄻?biāo)準(zhǔn)可將圖像匹配分為兩種，分別是基于輪廓特征模型匹配以及基于頻域圖像匹配特征方法，無法直接運(yùn)用于圖像像素值，而從圖像特征導(dǎo)出像素，獲取具有特征的參考值，匹配圖像疊加特征區(qū)域，這種拼接的算法具有較強(qiáng)的魯棒性能?；谀Ｐ推ヅ溥^程中會花費(fèi)大量的時間，而且拼接效率低，圖像旋轉(zhuǎn)會導(dǎo)致圖像拼接方法性能降低，而基于頻域變換的方法在這一方法運(yùn)用時需要經(jīng)過大量的計(jì)算，且對于設(shè)備的要求也較高，通常在兩幅圖像邊界上灰度具有明顯差距，但事實(shí)上在圖像拼接時無法避免灰度值，因此采用圖像融合的方式能夠有效處理這種問題，采用平滑重疊漸進(jìn)方法，以實(shí)現(xiàn)從第一到第二圖像的良好轉(zhuǎn)變。

圖像識別在傳輸線電路識別過程中是由計(jì)算機(jī)拍攝圖像進(jìn)行區(qū)域的信息傳輸?shù)?，由于傳輸線拍攝過程中常伴隨惡劣天氣的影響，因此提取較多目標(biāo)對象時難度較大，需要使用圖像處理的方式來解決圖像識別問題，比如當(dāng)前Adaboost，這種算法具有良好的視覺效果，且實(shí)用性強(qiáng)，可以通過組合弱分類器，進(jìn)而獲得強(qiáng)分類器，利用這種算法時速度較快，能夠克服檢測速度慢的問題，進(jìn)而能夠獲取電力線路檢測良好的識別效果。

4 結(jié)語

總而言之，在本研究中針對高壓輸電線路在出現(xiàn)故障之后會面臨嚴(yán)重的后果，因此為確保電力安全，需要及時進(jìn)行故障問題的檢測。無人機(jī)電力巡檢目前已經(jīng)成為線路檢測的主要方式，并且在電力線路檢測時圖像處理技術(shù)應(yīng)用于無人機(jī)檢測中，也能夠從一定程度上推動無人機(jī)電力巡檢發(fā)展，并進(jìn)一步確保我國電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定性發(fā)展。

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Application of Image Processing Technology in Unmanned Aerial Vehicle Power Line Inspection

ZHANG Jie

（Tianjin Zhongwei Aerospace Data System Technology Co.，Ltd.， Tianjin 300301）

Abstract：By using UAV aerial photography to obtain images， we can find out whether there are faults in transmission and distribution lines， which greatly reduces the human error rate and achieves good application in UAV electric power patrol. In this study， the application of image processing technology in UAV power line patrol at home and abroad is described， and the application of this technology is analyzed in depth.

Key words：image processing technology; UAV; power line; patrol; application