基于圖像處理的輸電線路冰區(qū)發(fā)展趨勢估計方法

李昊　王俊錁

摘 要： 輸電線路的冰災(zāi)區(qū)域發(fā)展趨勢的有效預(yù)測能提高線路的狀態(tài)監(jiān)測和故障排查能力，提出基于圖像處理的輸電線路冰區(qū)發(fā)展趨勢估計方法。采用遙感圖像采集技術(shù)進(jìn)行輸電線路遙感信息采集，對采集的輸電線路遙感圖像進(jìn)行圖像降噪處理，并對降噪輸出的輸電線遙感監(jiān)測圖像進(jìn)行冰區(qū)域分塊處理，結(jié)合圖像分割方法進(jìn)行冰區(qū)域預(yù)測和塊估計，實(shí)現(xiàn)輸電線路冰區(qū)發(fā)展趨勢估計。實(shí)驗結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行輸電線路冰區(qū)發(fā)展趨勢估計判斷準(zhǔn)確性較高，監(jiān)測的實(shí)時性較好。

關(guān)鍵詞： 圖像處理； 輸電線路； 冰區(qū)； 故障排查； 狀態(tài)監(jiān)測

中圖分類號： TN913.32?34； TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）22?0098?03

Abstract： The effective prediction of the icing region development trend of the transmission line can improve the condition monitoring and fault checking capability of the transmission line. An image processing based estimation method for icing region development trend of transmission line is proposed. The remote sensing image acquisition technology is utilized to acquire the remote sensing information of the transmission line， then the acquired remote sensing image of the transmission line is denoised， and the icing region block processing is performed for the denoised remote sensing monitoring image of the transmission line. The image segmentation method is combined to carry out the icing region prediction and block estimation to realize the icing region development trend estimation. The experimental results show that the method used to estimate the icing region development trend of the transmission line has high accuracy and perfect real?time monitoring performance.

Keywords： image processing； transmission line； icing region； fault checking； state monitoring

0 引 言

隨著遙感數(shù)字成像技術(shù)的成熟，采用遙感監(jiān)測和數(shù)字成像處理技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)各種監(jiān)測對象的運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程管理，相關(guān)的監(jiān)測方法和模式識別方法具有很好的發(fā)展前景[1]。輸電線路分布在野外，由于線路長和分布地域廣等特點(diǎn)，導(dǎo)致輸電線路容易產(chǎn)生各種故障，特別是在遇到冰雪災(zāi)害的情況下，容易導(dǎo)致線路損壞，需要對輸電線路的冰區(qū)發(fā)展趨勢進(jìn)行可靠性預(yù)測，實(shí)現(xiàn)對輸電線路的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控，提高線路的狀態(tài)監(jiān)測和判斷能力。傳統(tǒng)方法主要采用的是人工尋線方法進(jìn)行冰區(qū)發(fā)展趨勢監(jiān)測，效率不高、實(shí)時性不好。對此，本文提出基于圖像處理的輸電線路冰區(qū)發(fā)展趨勢估計方法，結(jié)合遙感圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)輸電線路的圖像分析和冰區(qū)發(fā)展趨勢預(yù)測，取得較好成果。

1 圖像采集與預(yù)處理

1.1 輸電線路遙感信息采集

為了實(shí)現(xiàn)基于圖像處理的輸電線路冰區(qū)發(fā)展趨勢估計和信息判斷，需要首先進(jìn)行輸電線路冰區(qū)的遙感圖像采集，對采集的模糊遙感圖像進(jìn)行數(shù)字圖像處理，主要的處理方法是圖像降噪、圖像信息融合和圖像分塊分割[2]。采用遙感探測和信息特征的三維重建方法，通過對高分辨率的測繪圖像采集，進(jìn)行輸電線路冰區(qū)的紋理信息分割和邊緣輪廓檢測，輸電線路遙感圖像表達(dá)式為：

1.2 圖像降噪處理

進(jìn)一步對輸電線路的遙感圖像進(jìn)行圖像降噪處理，本文采用中值濾波降噪方法[3]。將圖像的掃描模板劃分成3×3的像素塊，冰雪覆蓋區(qū)域記為[Ω]，冰雪覆蓋區(qū)域的圖像采集顏色特征信息為[I（x，y）]。利用光線投射反射濾波方法，將遙感圖像[C]劃分為互不重疊的兩個區(qū)域[R1]和[R2]，計算輸電線路在受到冰雪覆蓋和正常區(qū)域的差異性特征，進(jìn)行圖像重構(gòu)，濾波函數(shù)記為：

3 仿真實(shí)驗分析

為了測試本文方法在實(shí)現(xiàn)輸電線路冰區(qū)發(fā)展趨勢估計預(yù)測中的應(yīng)用性能，在Matlab中進(jìn)行仿真實(shí)驗分析，采用遙感成像技術(shù)進(jìn)行原始輸電線路的信息采樣。遙感成像灰度總級數(shù)為108，輸電線路冰區(qū)覆蓋區(qū)域的像素值為180×200，輸電線路總長度為50 km，圖像采集的干擾噪聲強(qiáng)度為12 dB，冰區(qū)測量誤差迭代次數(shù)為20次，收斂步長為12。根據(jù)上述仿真參量設(shè)定，得到原始采集的輸電線路遙感成像如圖1所示。

對降噪輸出的輸電線路遙感監(jiān)測圖像進(jìn)行冰區(qū)域分塊處理，結(jié)合圖像分割方法進(jìn)行冰區(qū)域預(yù)測和塊估計，采用不同方法進(jìn)行預(yù)測誤差估計，得到統(tǒng)計結(jié)果見表1。分析統(tǒng)計結(jié)果得知，采用本文方法進(jìn)行輸電線路冰區(qū)發(fā)展預(yù)測，誤差較傳統(tǒng)方法更低，同時提高了對輸電線路的自然災(zāi)害監(jiān)測能力。

4 結(jié) 語

為了提高對輸電線路的冰災(zāi)區(qū)域發(fā)展趨勢預(yù)測和排查能力，本文提出基于圖像處理的輸電線路冰區(qū)發(fā)展趨勢估計方法，并進(jìn)行實(shí)驗對比分析。研究得知，利用本文方法進(jìn)行冰區(qū)發(fā)展趨勢估計和預(yù)測的誤差較低，圖像處理性能較好，提高了對輸電線路的防災(zāi)減災(zāi)能力。

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