賀敏恒

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高壓輸電線路的巡檢工作已經(jīng)開始逐漸脫離人工，采取更為先進(jìn)的無(wú)人機(jī)巡航。通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)拍攝的畫面進(jìn)行分析，能夠判斷輸電線路是否存在故障，利用圖像處理技術(shù)對(duì)無(wú)人機(jī)拍攝的畫面進(jìn)行處理，能夠有效的彌補(bǔ)以往傳統(tǒng)高壓輸電線路巡航工作中存在的不足。本文通過(guò)對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外無(wú)人機(jī)發(fā)展情況分析作為切入點(diǎn)，研究其在無(wú)人機(jī)電力線路巡檢中的重要作用。

關(guān)鍵詞：圖像處理;無(wú)人機(jī);巡檢

引言：目前，無(wú)人機(jī)已經(jīng)在電力線路巡檢中得到了普及，通過(guò)研究無(wú)人機(jī)的傳輸信息，能夠有效的了解線路的運(yùn)行情況，以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)其故障，從而在第一時(shí)間進(jìn)行解決，避免影響其他正常運(yùn)作的線路。高壓輸電線路對(duì)于居民生產(chǎn)生活的重要性不言而喻，如果其出現(xiàn)故障，將會(huì)造成大范圍的斷電，對(duì)人們的生活產(chǎn)生很大的影響，所以，為了能夠保障輸電線路的穩(wěn)定，就需要對(duì)其按時(shí)進(jìn)行故障排查，能夠在問(wèn)題發(fā)生的第一時(shí)間將其解決，避免由于線路故障而引發(fā)的一系列問(wèn)題。無(wú)人機(jī)巡檢能夠最大限度保障線路的穩(wěn)定性，以保障居民的正常用電，利用圖像處理技術(shù)的無(wú)人機(jī)巡檢更是成為了我國(guó)今后巡檢行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)[1]。

1.目前國(guó)內(nèi)外電力線路無(wú)人機(jī)巡航的發(fā)展現(xiàn)狀

無(wú)人機(jī)顧名思義是利用無(wú)線遙控裝置對(duì)其內(nèi)部系統(tǒng)進(jìn)行操控的一種設(shè)備。無(wú)人機(jī)傳遞信息的主要方式就是圖像處理，部分西方的發(fā)達(dá)國(guó)家在很早以前就開始使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行高壓輸電線路的巡航工作。我國(guó)由于技術(shù)水平較為落后，在二十世紀(jì)八十年代才開始逐漸引進(jìn)無(wú)人機(jī)電路巡航，但是由于無(wú)人機(jī)的高效性與安全性，我國(guó)各大電力企業(yè)對(duì)其接受度非常高，因此其發(fā)展速度呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢(shì)。無(wú)人機(jī)技術(shù)涉及到多門學(xué)科，其中以圖像處理為主，現(xiàn)今我國(guó)高壓輸電線路的巡航工作已經(jīng)全部被無(wú)人機(jī)代替，但是由于我國(guó)在這方面起步較晚，因此在技術(shù)研發(fā)上仍舊處于初期，而西方發(fā)達(dá)國(guó)家的無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)開始著重研究圖像處理。因此，我國(guó)需要加快在無(wú)人機(jī)技術(shù)上研發(fā)速度[2]。

2.影響圖像處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的因素

許多外因與內(nèi)因都會(huì)影響到圖像處理技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用，將會(huì)對(duì)電路巡航工作的質(zhì)量與效率產(chǎn)生不利影響，分析其中的影響因素，主要有以下幾個(gè)方面：

其一，外界環(huán)境的變化、光照強(qiáng)度、樹林帶等障礙物較多的區(qū)域，這些都會(huì)對(duì)電力線路的巡檢工作造成不可避免的影響，使得無(wú)人機(jī)傳輸?shù)挠绊憦?fù)雜度提高，從而對(duì)圖像處理產(chǎn)生干擾，影響正常的處理結(jié)果，在復(fù)雜環(huán)境下對(duì)于圖像處理技術(shù)的要求也相對(duì)較高[3]。

其二，噪聲。無(wú)人機(jī)在進(jìn)行電力線路巡檢時(shí)，將會(huì)被圖像噪聲所影響，圖像內(nèi)會(huì)產(chǎn)生高斯噪聲或者椒鹽噪聲等，對(duì)無(wú)人機(jī)電力線路巡檢工作造成嚴(yán)重影響。

其三，運(yùn)動(dòng)模糊，由于無(wú)人機(jī)在成像過(guò)程中，會(huì)受到飛行速度、震動(dòng)等方面的影響，從而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)模糊。

其四，幾何失真，由于無(wú)人機(jī)在進(jìn)行電力線路巡檢過(guò)程中，飛行的速度姿勢(shì)都會(huì)發(fā)生變化，就會(huì)導(dǎo)致拍攝到的圖像失真或者變形，從而影響最后的結(jié)果分析。

其五，光學(xué)鏡像。對(duì)光學(xué)系統(tǒng)而言，近軸區(qū)形成的理想像和遠(yuǎn)軸區(qū)形成的實(shí)際像之間存在偏差，這些像差會(huì)對(duì)圖像質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，降低無(wú)人機(jī)檢測(cè)電力器件時(shí)的正確率。

3.圖像處理技術(shù)在無(wú)人巡檢中的應(yīng)用

3.1無(wú)人機(jī)巡檢的必要性

無(wú)人機(jī)巡檢相較于傳統(tǒng)的人工巡檢存在諸多優(yōu)勢(shì)，例如安全性更高、能夠最大限度的解決成本、工作效率較高等等。由于我國(guó)國(guó)土遼闊，因此輸電線路的分布也較為散亂，涵蓋面非常大，因此有效的巡檢工作是非常重要的。一般情況下，一個(gè)供電區(qū)域都是由多個(gè)小區(qū)域組成的，說(shuō)白了就是一個(gè)小型的配電網(wǎng)。我國(guó)為了能夠普及用電，在偏遠(yuǎn)地區(qū)會(huì)將電網(wǎng)建設(shè)在山坳內(nèi)，由于這部分電網(wǎng)所處的環(huán)境較為惡劣，在運(yùn)行過(guò)程中非常容易出現(xiàn)故障，但是由于位置偏遠(yuǎn)，工作人員無(wú)法對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)管控，這時(shí)就能夠體現(xiàn)出無(wú)人機(jī)巡檢的優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)在巡檢時(shí)往往會(huì)比人工更加精細(xì)，數(shù)據(jù)間的誤差性較小。因此，目前我國(guó)偏遠(yuǎn)地區(qū)的電力線路巡檢工作需要以無(wú)人機(jī)為主，其安全性與功能性相對(duì)較高，能夠有效的進(jìn)行巡檢[4]。

3.2圖像預(yù)處理技術(shù)

通過(guò)對(duì)影響成像的原因進(jìn)行分析，為了能夠進(jìn)一步的提升電力線路巡航工作的準(zhǔn)確度，需要對(duì)無(wú)人機(jī)拍攝到的圖像進(jìn)行再次處理。

首先，對(duì)圖像的亮度進(jìn)行調(diào)整，在無(wú)人機(jī)采集到的圖像信息較暗或者較亮?xí)r，會(huì)給圖像處理帶來(lái)一定的難度。所以，調(diào)整圖像的亮度是處理圖像中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

1.調(diào)整線性，這一做法能夠直接對(duì)圖像的像素值進(jìn)行調(diào)整，從而將需要明確的物體顯現(xiàn)出來(lái)。

2.切換HSL色彩模式，這是一種最簡(jiǎn)單但是效果最差的處理方式，HSL色彩模式存在一個(gè)L分量，代表亮度，可以對(duì)其直接調(diào)整，但這種方法最大的缺點(diǎn)是效率低下。

3.色彩曲線，這一處理方法能夠?qū)D像進(jìn)行分層調(diào)整，能夠針對(duì)某一區(qū)域進(jìn)行亮度處理。

其次，對(duì)圖像的對(duì)比度進(jìn)行調(diào)整，在保證亮度不發(fā)生變化的前提下，對(duì)明暗之間的差距進(jìn)行調(diào)整。

最后，除去遮擋物，例如霧、雪、雨等因素的影響。在遇到雨雪天氣的時(shí)候，圖像的清晰度會(huì)不可避免的受到影響，因此就需要對(duì)其進(jìn)行去除，以便呢過(guò)股顯示出需要分析的線路。

3.3圖像拼接技術(shù)

無(wú)人機(jī)在進(jìn)行線路巡檢時(shí)，攝像頭的分辨率非常低，所以需要在同一時(shí)間段采集許多相似的圖像進(jìn)行對(duì)比拼接，用以提升其清晰度。為了能夠更好的進(jìn)行圖像處理，可以將無(wú)人機(jī)采集到的圖像進(jìn)行拼接，以滿足對(duì)于圖像分辨率的需求。由于無(wú)人機(jī)在實(shí)際采集過(guò)程中會(huì)受到多方面因素的影響，因此會(huì)產(chǎn)生很多不確定的情況，圖像拼接并不是簡(jiǎn)單的將各種圖像直接進(jìn)行處理，而是系統(tǒng)通過(guò)對(duì)圖像的分析，選擇其中可用的像素，然后通過(guò)參考一些像素中特征比較大的地方，將重疊的部分選取出來(lái)。這一技術(shù)所需時(shí)間較長(zhǎng)，并且對(duì)于設(shè)備的要求較高。

4.圖像處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中遇到的問(wèn)題

首先是光學(xué)形成的像差，無(wú)人機(jī)在進(jìn)行電力線路巡檢工作時(shí)，主要是通過(guò)拍攝的形式進(jìn)行圖像采集，拍攝成像中，遠(yuǎn)軸區(qū)產(chǎn)生的是實(shí)際像，近軸區(qū)產(chǎn)生的是理想像，二者成像存在一定偏差，進(jìn)而影響最后的圖像質(zhì)量，導(dǎo)致檢測(cè)準(zhǔn)確性降低。輻射失真會(huì)對(duì)后期的圖像處理產(chǎn)生不可避免的影響。

其次，飛行器振動(dòng)也會(huì)對(duì)拍攝產(chǎn)生一定程度的影響，無(wú)人機(jī)是在飛行過(guò)程中進(jìn)行拍攝工作的，因?yàn)樽詈蟮膱D像會(huì)受到無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)的影響，從而出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)模糊。由于飛行器在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度、姿勢(shì)的不同，還有傳感器也存在一定程度的區(qū)別，因此就會(huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)采集到的圖像失真或者是變形。

最后就是外界環(huán)境的影響，這一因素是最復(fù)雜且對(duì)于圖像處理影響最大的。

5.結(jié)語(yǔ)

高壓輸電線路是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，因此，需要做到高質(zhì)量、高效率的電路巡檢工作，如果高壓輸電線路出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)影響整個(gè)城市乃至鐵路運(yùn)輸?shù)确矫娴恼＿\(yùn)作，嚴(yán)重影響到了人們的生產(chǎn)生活，為了能夠保障整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就需要對(duì)圖像處理技術(shù)進(jìn)行更深一步的研究，將其在無(wú)人機(jī)巡檢工作中的作用發(fā)揮到最大，從而推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]景晨.基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)和圖像處理的水稻感染稻縱卷葉螟蟲害自動(dòng)識(shí)別技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2018（11）：98-100.

[2]王佳. 基于圖像處理的無(wú)人機(jī)姿態(tài)測(cè)量技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2018.

[3]錢金菊，韓正偉，易琳，向林，許志海.圖像處理技術(shù)在無(wú)人機(jī)電力線路巡檢中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（15）：72-73.

[4]劉篤晉. 面向植被識(shí)別的無(wú)人機(jī)圖像處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D].成都理工大學(xué)，2016.