基于數字圖像處理的單條輸電線路曲線提取方法

徐瑞琳

（國網吉林省電力有限公司通化供電公司，吉林 通化 134000）

近幾年來，很多的學者都對于利用數字圖像處理方式進行單條輸電線路做了相對應的研究。輸電線路的特點是長期的放置在外部環境之中，接受風吹雨打，會導致輸電線路的一些數據發生改變，這種數據的改變很可能會影響到其安全性，從而嚴重危害人們的日常生活，因此，必須要對輸電線路的圖像進行實時的監控。相關的電力工作人員必需要對輸電線路進行實時的監控工作。以往傳統的輸電線路曲線提取方式工作起來相對較為繁重，為一個復雜的提取工作，并且所提取到的數據也很有可能會出現一定的誤差，因此需要先進行單條輸電線路曲線的提取。

本文通過對基于數字圖像處理的單條輸電線路曲線的提取方式進行深入探究，對具體的工作方式和其中存在的一些問題進行詳細分析，并提出一些相對應的改進策略，以便于電力的工作人員能夠更加準確快速的得到輸電線路的數據信息。

1 數字圖像處理

1.1 輸電線路圖像的獲取

相關的電力工作人員是通過在電線塔桿上安裝一種基于數字圖像處理方式的圖像采集系統，并利用電力線通訊的技術，對電線塔桿上的輸電線路進行相對應圖像采集處理并拍下一些視頻，這種方式是利用最新型的和計算機技術相結合的監控系統所進行的。所以對于輸電線路的圖像采集從本質上來說就是利用安裝在輸電線塔桿上監控系統所拍下的視頻和圖像所得到的，這種方式在現代的科學技術之中是一種十分方便的方式。

1.2 輸電線路的圖像預處理

利用新型的監控設備所拍下的輸電線路的圖像其中會存在著很多的問題，例如圖像畫面不清晰或者是圖像有變形等等問題，這些問題會嚴重影響到電力工作人員對于輸電線路的圖像數據信息進行觀察和采集。為了對這種問題進行解決，就需要利用更加先進的計算機技術對于輸電線路的圖像進行一系列的加工，對圖像中存在的問題進行處理。主要的輸電線路圖像加工方式分為四種，分別是圖像的灰度化處理、濾波處理、圖像校正處理和邊緣提取處理這四種方式。一般來說對于輸電線路圖像的處理流程是，首先對所獲取的輸電線路圖像進行圖像灰度化處理，其次對上一步處理好的圖像進行濾波處理，然后再進行輸電線路圖像進行校正，最后再對輸電線路圖像進行邊緣提取。下面對四種圖像處理方式進行詳細分析。

（1）輸電線路圖像灰度化處理。這一個步驟是對于輸電線路圖像處理的基礎，利用這種方式對圖像進行處理之后，就能夠使得以后的圖像處理步驟變得更加便利，能夠大量的減少以后對于圖像中數據信息的計算量。

（2）輸電線路圖像的濾波處理。濾波處理的內在含義就和其表面的文字意思是相同的，就是將不必要的圖像噪聲波形進行濾除，在這個輸電線路圖像處理過程之中除了要對圖像的噪聲進行減少，更重要的還是要盡量保證輸電線路圖像之中的一些特有的特點不被去除。

（3）輸電線路圖像的校正處理。利用監控設備所獲得的輸電線路圖像之中會出現一些圖像畸形的問題，利用對于輸電線路圖像進行校正處理，能夠對原本失真的圖像進行還原，從而得到更加真實的輸電線路圖像。在這個輸電線路圖像校正處理過程之中，主要是分為兩個步驟，分別是幾何校正和灰度校正，經過這個步驟能夠獲復原之后的輸電線路圖像。

（4）輸電線路圖像的邊緣提取處理。對于輸電線路圖像進行邊緣提取，這一步驟主要是對圖像的灰度變化進行定位、檢測和度量。

2 對輸電線路圖像進行邊緣跟蹤

2.1 以往傳統的邊緣跟蹤方式

在利用數字圖像處理方式對輸電線路圖像進行處理之后，就是要對經過處理的輸電線路圖像處理進行邊緣跟蹤。對輸電線路圖像進行邊緣跟蹤的方式，從本質上來說，就是通過一定的順序方式對處理之后的圖像邊緣點進行跟蹤，從而能夠找到處理之后圖像的邊緣，然后再對其圖像輪廓進行跟蹤。

在以往傳統的輸電線路圖像的邊緣提取處理方式之中，大多都是利用“小蟲爬法”和“光柵掃描法”進行邊緣跟蹤。小蟲爬法的具體操作概念其實就是可以理解為一個小蟲子在二值圖像之上的白色區域和黑色區域之間來回的進行爬動，然后當小蟲爬到二值圖像的像素值不為0的邊緣點的時候，向左進行轉彎然后再對其像素值的大小進行判斷和分析再決定下一步的進行。光柵掃描法就是在對圖像進行掃描之前先在計算機之中設定一定的閾值，然后再將經過數字圖像處理之后的輸電線路圖像進行反復的掃描，掃描可以分為行掃描和列掃描兩種，其中具體操作之中還要對閾值進行反復的掃描。這兩種掃描方式所得到的結果都存在著一定的誤差，而且對于電力工作人員來說工作量十分大，所以這種掃描方式只適用于一些簡單的輸電線路圖像處理。

2.2 現代新型的輸電線路圖像邊緣跟蹤法

以往傳統的輸電線路圖像邊緣跟蹤方式工作效率較低，不能夠對一些復雜的輸電線路圖像邊緣進行邊緣跟蹤。隨著科技的不斷發展和進步，有了更加新型的輸電線路圖像邊緣跟蹤法，能夠處理相對復雜的數字圖像，從而更加簡便的得到所需要的目標邊緣，這種圖像邊緣跟蹤法就是采用鏈表表示法，這種方式的具體操作方式就是對圖像之中相鄰像素之間的連接方向進行判斷，然后再對其方向進行一定順序的判斷，從而能夠得出輸電線路圖像的下一步邊緣跟蹤方向。這種方式就是對輸電線路圖像之中的某一點像素M和該像素點周圍的8個像素點所構成的鄰域按照逆時針的方向對邊緣點進行編碼，然后再進行對于圖像邊緣點的跟蹤，即按照逆時針的方向在M的鄰域之中對像素值不為0的邊緣點進行搜索。這種經過改進之后的輸電線路圖像邊緣跟蹤方式，大大提高了相關工作人員的工作效率，節省了一些不必要的計算時間。

3 單條輸電線路的曲線提取

3.1 利用人機交互方式

利用人機交互方式對單條輸電線路進行曲線提取，這種方式從本質上來說，就是人機進行相互的交流和互動，就是工作人員與輸電線路圖像之間進行操作，在這其中所利用到的一個重要方式就是人機操作的系統界面。人機交互界面的主要動態操作權限就是僅僅對于電力工作人員可見的，然后再通過人機交互界面中的一些操作系統來進行操作，從而能夠實現對于輸電線路曲線提取。

利用人機交互方式進行邊緣跟蹤的流程具體操作就是，首先，對當前點的像素坐標進行記錄，搜索方向規定為-1。其次，再對逆時針的對像素點進行判斷，判斷其中是否具有邊緣像素點，如果有則對其像素點進行記錄和標記。然后如果沒有邊緣像素點則對鄰域之中的像素點編碼進行搜索，對是否具有邊緣像素點進行判斷，如果有則對像素點進行記錄和標記，如果沒有邊緣像素點則需要改變搜索方向，然后，再根據以上的流程繼續進行判斷。由這個工作流程就能夠得到目標邊緣之上的各種控制點的數據信息。

3.2 采用線路跟蹤方式

對于單條輸電線路曲線進行提取之中的一個過程就是對于初次目標邊界跟蹤進行提取，這個過程一般是分為三個步驟的。首先，利用提取之中的人機交互方式對需要跟蹤的目標輸電線路曲線的開始點和結束點的像素點坐標進行記錄和保存。其次，對于從開始點和結束點的過程進行目標的跟蹤，當跟蹤結果是正確的時候則會立即結束跟蹤的提取，如果跟蹤結果之中出現問題就可以直接跳轉到下一個步驟。最后一個步驟就是對出現錯誤的像素點跟蹤位置繼續利用人機交互的方式進行反復的修改，然后繼續對目標過程進行跟蹤，直到跟蹤結果正確之后才會結束這一過程。

4 結語

在利用數字圖像處理的方式進行單條輸電線路曲線進行提取時，對于數字圖像進行預處理是整個過程的基礎，能夠減少對于數據量的計算。然后還要通過人機交互和邊緣跟蹤的方法對于單條輸電線路進行提取，最終得到單條輸電線路曲線。

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