高壓輸電線路飄掛物檢測裝置及使用與安裝的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及到一種基于視頻圖像智能分析技術(shù)應(yīng)用于高壓輸電線路運行工況監(jiān)測的裝置及方法，其提供的是一種高壓線路上飄掛物檢測裝置以及使用該檢測裝置的方法，其中，所述檢測裝置包括：視頻采集模塊，檢測模塊，通信模塊，電源管理模塊，所述檢測方法包含的流程步驟為：第一步、啟動檢測裝置；第二步、讀入檢測規(guī)則；第三步、采集視頻模塊獲得視頻場景，高壓線檢測與識別；第四步、線上飄掛物檢測與識別，然后通過上報到后端管理軟件平臺進行報警或人工緊急處理，其產(chǎn)生的技術(shù)效果是可實時對高壓線路的飄掛物進行監(jiān)控，檢測到飄掛物后將輸出報警信息提醒維護人員進行清理，從而有效防范線上飄掛物對電力線運行帶來的隱患。
【專利說明】
高壓輸電線路飄掛物檢測裝置及使用與安裝的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及到輸電線路在線監(jiān)測領(lǐng)域，具體地說，是涉及到一種基于視頻圖像智 能分析技術(shù)應(yīng)用于高壓輸電線路運行工況監(jiān)測的檢測裝置及使用該檢測裝置和安裝該檢 測裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓輸電線路的導(dǎo)線與地面、建筑物、樹木、鐵路、公路、河流以及其他架空線路之 間，導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與避雷線之間，均應(yīng)保持必要的最小安全距離，同時避雷線對導(dǎo)線的 保護角及使用雙避雷線時兩根避雷線之間的水平最小距離應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定。
[0003] 高壓輸電線路地處荒郊野外，自然環(huán)境復(fù)雜，違章建筑、線底植樹、飄掛物都是是 危及輸電線路安全運行的重點突出問題。
[0004] 線路上的飄掛物如氣球、風(fēng)箏、塑料薄膜等，將減小特高壓輸電線的安全距離，增 大線路放電閃絡(luò)的概率，引起線路跳閘或引發(fā)火災(zāi)，是線路正常運行的隱患，必須及時發(fā) 現(xiàn)，盡早清除。
[0005] 目前，高壓輸電線路的維護在管理上存在著以下困難： (1)、人員數(shù)量難以滿足對線上運行工況進行不間斷看護的要求。
[0006] (2)、線路維護人員不可能固定在一個位置，因此在巡視間隔內(nèi)輸電線路不確定因 素?zé)o法掌握。
[0007] (3)、高壓輸電線路線上出現(xiàn)飄掛物有著不可預(yù)知性和不定時性的特點，加大了對 于線上出現(xiàn)飄掛物情況的掌握和及時處理的難度。
[0008] 針對以上維護中切實存在的困難和問題，可以通過安裝視頻在線監(jiān)測裝置等技術(shù) 手段，有效提高對高壓線路的監(jiān)控力度。視頻在線監(jiān)測裝置因為實現(xiàn)了對輸電線路沿線環(huán) 境的遙視，已經(jīng)得到廣泛的安裝和應(yīng)用。
[0009] 但普通的視頻監(jiān)控裝置基本上是以實現(xiàn)視頻的硬盤錄像服務(wù)為主，即將前端視頻 監(jiān)控裝置發(fā)回來的視頻或者圖片進行本地存儲和管理，方便管理人員調(diào)用查看。線上有無 飄掛物這類情況則可以通過監(jiān)控管理人員對視頻資料進行查看來實現(xiàn)。
[0010] 視頻圖像分析技術(shù)目前在安防上已有廣泛的應(yīng)用。視頻圖像分析技術(shù)可以對視 頻監(jiān)控場景里的特定目標(biāo)進行目標(biāo)檢測和識別，從而使普通的視頻監(jiān)控具有自主分析的能 力，提升了視頻監(jiān)控的實用能力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011] 針對現(xiàn)有高壓線路上飄掛物難以發(fā)覺或檢測到的技術(shù)缺陷，本發(fā)明采用在線視頻 的檢測方法提供一種高壓線路上飄掛物檢測裝置及方法，用以檢測線上是否存在飄掛物， 將檢測結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)主動上報給后端監(jiān)控管理中心，是視頻圖像分析技術(shù)在電力輸電線 路狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域里的具體應(yīng)用。
[0012] 為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提供一種高壓線路上飄掛物檢測裝置，所述檢測裝 置包括： 視頻采集模塊，所述視頻采集模塊主要是針對高壓輸電線路進行視頻數(shù)據(jù)采集； 檢測模塊，所述檢測模塊是針對視頻采集模塊獲得的數(shù)據(jù)進行實時分析與計算，并輸 出檢測結(jié)果和相關(guān)的視頻圖像數(shù)據(jù)； 通信模塊，所述通信模塊是將檢測模塊輸出的檢測結(jié)果和相關(guān)的視頻圖像數(shù)據(jù)實時上 傳至監(jiān)控中心； 電源管理模塊，所述電源管理模塊為所述視頻采集模塊、檢測模塊、通信模塊提供工作 電源。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)選實施方案是，所述視頻采集模塊包含模擬視頻采集電路、和數(shù)字高 清視頻采集電路、視頻通道選擇電路。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)選實施方案是，所述視頻采集模塊的接口包含有BNC視頻輸入接口、 并行數(shù)據(jù)接口、電源口。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)選實施方案是，所述檢測模塊包含DSP系統(tǒng)電路與網(wǎng)絡(luò)通信電路。
[0016] 本發(fā)明的優(yōu)選實施方案是，所述檢測模塊的數(shù)據(jù)接口包含并行輸入接口，485串行 通信接口，RJ45網(wǎng)絡(luò)通信接口，電源口。
[0017] 本發(fā)明的優(yōu)選實施方案是，所述DSP系統(tǒng)電路包含DSP信號處理電路，所述DSP信 號處理電路包括核心處理器、高速DDR3內(nèi)存，ROM內(nèi)存。
[0018] 本發(fā)明的優(yōu)選實施方案是，所述通信模塊設(shè)有3G、WIFI無線通信電路，所述3G、 WIFI無線通信電路將檢測模塊的檢測結(jié)果和相關(guān)的視頻圖像數(shù)據(jù)實時上傳至后臺監(jiān)控中 心，并接收后臺監(jiān)控中心的指令。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)選實施方案是，所述通信模塊的接口包含有網(wǎng)絡(luò)RJ45通信接口、電源 輸入接口、天線接口。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)選實施方案是，所述電源管理模塊包含電源輸入保護電路、電源管理 電路。
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)選實施方案是，所述電源管理模塊的接口包含有電源輸入接口，電源 輸出接口。
[0022] 本發(fā)明的優(yōu)選實施方案是，所述視頻采集模塊通過所述并行數(shù)據(jù)接口與所述檢測 模塊的并行輸入接口相連。
[0023] 本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方案是，當(dāng)所述視頻采集模塊與所述檢測模塊的并行數(shù) 據(jù)接口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式采用模擬視頻輸入，則為BT656數(shù)據(jù)，當(dāng)所述視頻采集模塊與所述 檢測模塊的并行數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式采用高清視頻輸入，則為BT1120數(shù)據(jù)。
[0024] 本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方案是，所述檢測模塊的RJ45接口與通信模塊的RJ45 網(wǎng)絡(luò)通信接口連接。
[0025] 本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方案是，所述檢測模塊的485串行接口連接高速球或者 云臺的485串行通信接口，并對高速球或者云臺的PTZ進行控制。
[0026] 本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方案是，所述電源管理模塊的電源輸入接口與外部電源 相連，所述電源管理模塊的電源輸出接口分別與所述視頻采集模塊的電源口，所述檢測模 塊的電源口，所述通信模塊的電源接口連接。
[0027] 本發(fā)明還提供一種使用高壓輸電線路上飄掛物檢測裝置的檢測的方法，其中，使 用該檢測裝置的方法包含的流程步驟有： 步驟一：檢測裝置啟動 所述檢測裝置啟動后，判斷所述檢測裝置內(nèi)是否有視頻信號輸入，當(dāng)有視頻信號輸入 則進入到第二步，當(dāng)所述檢測裝置沒有視頻信號輸入則向后端監(jiān)控中心發(fā)送視頻丟失的信 息； 步驟二：檢測裝置讀入檢測規(guī)則 所述讀入檢測規(guī)則是設(shè)定待檢測點飄掛物的長度、面積、飄動幅度，以及擺動周期； 步驟二：米集視頻模塊獲得視頻場景 所述視頻場景由檢測裝置內(nèi)置的采集視頻模塊輸出獲得，所述采集視頻模塊將視頻數(shù) 據(jù)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后送入到檢測模塊內(nèi)置的DSP進行數(shù)據(jù)分析； 步驟四：高壓線檢測與識別 所述檢測裝置對視頻場景進行分析和判斷，當(dāng)識別出高壓線則進入到步驟五，當(dāng)所述 檢測裝置不能通過視頻場景識別出高壓線，則通過控制云臺或者高速球更換場景，返回步 驟三； 步驟五：線上飄掛物檢測與識別 當(dāng)所述檢測裝置識別出高壓電力線場景后，將此場景作為背景，沿高壓電力線方向周 圍區(qū)域進行目標(biāo)檢測與判斷，當(dāng)滿足步驟二的檢測規(guī)則目標(biāo)時，則判斷為飄掛物存在。
[0028] 步驟六：將檢測與識別結(jié)果獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)上報到后端管理軟件平臺。
[0029] 步驟七：當(dāng)完成一次檢測后，檢測裝置重新進入步驟二，如此反復(fù)，周而復(fù)始。
[0030] 本發(fā)明還提供一種電力線檢測與識別的方法，其中，電力線檢測與識別方法包含 的流程步驟有： 步驟一：圖像預(yù)處理，采用高斯平滑函數(shù)對當(dāng)前圖像進行濾波處理，以得到平滑的圖 像，其中，當(dāng)前圖像可以是實時操作時接收的圖像，也可以是一段視頻中的當(dāng)前幀圖像； 步驟二：利用當(dāng)前圖像的平滑圖像每點灰度值的二階梯度值構(gòu)建Hessian矩陣，對該 Hessian矩陣的特征值和特征向量進行分析，獲取每點的Hessian矩陣的最大特征值和法 線方向； 步驟三：將檢測點的Hessian矩陣的最大特征值作為該檢測點的曲率強度，將曲率強 度最大的檢測點作為起始搜索點，根據(jù)法線方向求得檢測點的延伸方向，并按此搜索下一 個曲線檢測點；步驟四：獲取當(dāng)前平滑圖像的二值圖像的曲線檢測點并連接這些曲線點以 形成曲線； 步驟五：判斷當(dāng)前曲線是否發(fā)生曲線中斷，并對中斷的曲線進行連接；判斷當(dāng)前曲線 是否發(fā)生曲線消退，并對消退的曲線進行連接； 步驟六：判斷當(dāng)前曲線是否連接準(zhǔn)確，判斷當(dāng)前圖像內(nèi)曲線是否檢測完畢，平滑處理后 輸出連接正確的曲線。
[0031] 步驟七：對連接正確的曲線進行幅度判斷，以曲線區(qū)間雙高點相連得到一條直線， 在曲線最低點得到一條與上述直線平行的直線，兩條直線之間的距離即為曲線的幅度，幅 度值小于特定閾值T的曲線將被判斷為電力線。閾值T根據(jù)實際電力線場景進行設(shè)置。檢 測識別出電力線后，當(dāng)前視頻場景將被認(rèn)定為電力線視頻場景，可以對其進行飄掛物檢測 與識別。
[0032] 本發(fā)明還提供一種線上飄掛物檢測與識別的方法，其包含的流程步驟有： 步驟一、視頻獲取，獲取視頻內(nèi)容，以得到場景圖像； 步驟二、圖像預(yù)處理，用于消除其對背景模型的影響； 步驟三、區(qū)域標(biāo)記，用于對背景模型進行前景分割，并標(biāo)記出一個一個連通區(qū)域； 步驟四、系統(tǒng)狀態(tài)維護，用于判定檢測器模塊當(dāng)前所處的狀態(tài)，做出相應(yīng)處理，并且在 必要時做異常檢測； 步驟五、區(qū)域增強，用于剔除陰影、高亮和樹葉擺動等虛假區(qū)域； 步驟六、區(qū)域分裂與合并，用于解決目標(biāo)過分割和目標(biāo)相互遮擋問題。
[0033] 步驟七、目標(biāo)檢測，用于將視頻場景中的運動目標(biāo)區(qū)域從背景中分割出來； 步驟八、目標(biāo)預(yù)測，用于估計目標(biāo)的下一幀運動； 步驟九、目標(biāo)匹配，用于跟蹤匹配的穩(wěn)定目標(biāo)，并濾除一些虛假目標(biāo)； 步驟十、目標(biāo)更新，用于當(dāng)前幀中穩(wěn)定目標(biāo)的模板更新。
[0034] 步驟十一、特征提取，用以提取目標(biāo)的空間特征和時間特征，其中，所述空間特征 包括：區(qū)域輪廓擬合橢圓的長軸，區(qū)域輪廓擬合橢圓的短軸，擬合短軸與水平方向夾角，區(qū) 域輪廓的類圓性，區(qū)域的緊集度，區(qū)域的面積，區(qū)域的上與下部分面積比；所述時間特征包 括：目標(biāo)的速度特征；目標(biāo)的周期運動特征；目標(biāo)的歷史分類信息。
[0035] 步驟十二、類型判定，用以判定目標(biāo)的類型，事件特征和空間特征滿足飄掛物特征 即判斷為飄掛物。
[0036] 本發(fā)明還提供上述檢測裝置的安裝與使用方法，其包含的流程步驟有： 第一步，檢測裝置的安裝，所述檢測裝置安裝在高壓輸電線路的鐵塔的橫擔(dān)上； 第二步，檢測裝置與高速球的視頻輸出進行連接，將高速球機的視頻輸出接入到所述 檢測裝置的BNC輸入接口； 第三步，檢測裝置的電源接入，檢測裝置的電源輸入是12v直流，通過安裝在鐵塔上的 太陽能電池提供； 第四步，檢測裝置與后端管理平臺軟件通信建立，檢測裝置上電后會通過無線3G自動 注冊到后端管理平臺軟件，在管理平臺軟件上顯示自己的工作狀態(tài)為在線； 第五步，對檢測裝置的檢測規(guī)則進行設(shè)置，在管理平臺軟件上可以遠(yuǎn)程設(shè)置檢測裝置 遵循的檢測規(guī)則，主要是設(shè)置檢測目標(biāo)的長、寬值、面積值、飄動周期值、飄動幅度值。
[0037] 第六步，設(shè)備重啟，設(shè)置好檢測規(guī)則后，需遠(yuǎn)程重啟檢測裝置，通過平臺軟件向檢 測裝置發(fā)重啟命令，設(shè)備重啟，檢測規(guī)則開始有效。
[0038] 本發(fā)明的有益效果是通過采用圖像處理和視頻圖像分析的檢測裝置從視頻監(jiān)控 場景中檢測和識別出電力輸電線的視頻場景，及時發(fā)現(xiàn)監(jiān)控場景內(nèi)是否存在飄掛物的現(xiàn) 象，并向電力輸電線路運檢人員主動報警，提醒運檢人員盡早清除飄掛物，有效防范線上飄 掛物對電力線運行帶來的隱患。
【附圖說明】
[0039] 圖1是本發(fā)明檢測裝置的內(nèi)部原理及信號接口說明圖。
[0040] 圖2是本發(fā)明檢測裝置的工作流程步驟圖。
[0041] 圖3是本發(fā)明裝置的各組成模塊之間的連接關(guān)系圖。
[0042] 圖4是本發(fā)明檢測裝置中的電力線檢測與識別方法的流程步驟圖。
[0043] 圖5是本發(fā)明檢測裝置中的線上飄掛物檢測與識別方法的流程步驟圖。
[0044] 圖6是本發(fā)明檢測裝置的使用流程圖。
【具體實施方式】
[0045] 為了更清楚的說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
[0046] 圖1是本發(fā)明檢測裝置的內(nèi)部原理及信號接口說明圖，參照圖1所示，一種高壓線 路上飄掛物的檢測裝置，其包括： 視頻采集模塊1，其作用主要是針對高壓輸電線路進行視頻數(shù)據(jù)采集，視頻采集模塊 1包含模擬視頻采集電路1. 1、和數(shù)字高清視頻采集電路1. 2、視頻通道選擇電路1. 3,以及 BNC視頻輸入接口 1. 4、并行數(shù)據(jù)接口 1. 5、電源輸入接口 1. 6。
[0047] 檢測模塊2,檢測模塊2的功能是針對視頻采集模塊獲得的數(shù)據(jù)進行實時分析與 計算，并輸出檢測結(jié)果和相關(guān)的視頻圖像數(shù)據(jù)。檢測模塊2包含DSP系統(tǒng)電路2. 1與網(wǎng)絡(luò) 通信電路2. 2。檢測模塊2的數(shù)據(jù)接口還包含并行輸入接口 2. 3,485串行接口 2. 4, RJ45網(wǎng) 絡(luò)通信接口 2. 5,電源口 2. 6,其中，DSP系統(tǒng)電路2. 1包含DSP信號處理電路，所述DSP信 號處理電路包括核心處理器、高速DDR3內(nèi)存，ROM內(nèi)存。
[0048] 通信模塊3,通信模塊3的主要功能是將檢測模塊輸出的檢測結(jié)果和相關(guān)的視頻 圖像數(shù)據(jù)實時上傳至監(jiān)控中心，其中，通信模塊設(shè)有3G/WIFI/無線通信電路3. 3,將檢測 模塊的檢測結(jié)果和相關(guān)的視頻圖像數(shù)據(jù)實時上傳至后臺監(jiān)控中心，并接收后臺監(jiān)控中心的 指令，通信模塊3的接口包含有網(wǎng)絡(luò)RJ45網(wǎng)絡(luò)通信接口 3. 1、電源輸入接口 3. 2、天線接口 3. 4,通信模塊3還通過天線接口 3. 3外接3G或WIFI天線。
[0049] 電源管理模塊4為供電系統(tǒng)，其中電源管理模塊4為視頻采集模塊1、檢測模塊2、 通信模塊3提供工作電源，所述電源管理模塊4包含電源輸入保護電路4. 1、電源管理電路 4. 2,其中，所述電源管理模，4的接口還包含有電源輸入接口 4. 3,電源輸出接口 4. 4和太陽 能電池電源輸出接口。
[0050] 在圖1中，還顯示視頻采集模塊1通過所述并行數(shù)據(jù)接口 1. 5與所述檢測模塊2 的并行數(shù)據(jù)接口 2. 3相連。當(dāng)所述視頻采集模塊1與所述檢測模塊2的并行數(shù)據(jù)接口 2. 3 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式采用模擬視頻輸入，則為BT656數(shù)據(jù)，當(dāng)所述視頻采集模塊1與所述檢測模 塊2的并行數(shù)據(jù)接口 2. 3傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式采用高清視頻輸入，則為BT1120數(shù)據(jù)。檢測模塊 2的RJ45網(wǎng)絡(luò)通信接口 2. 5與通信模塊3的網(wǎng)絡(luò)RJ45通信接口 3. 1連接。檢測模塊2的 485串行通信接口 2. 4連接高速球或者云臺的485串行通信接口 2. 4,并對高速球或者云臺 的PTZ進行控制。
[0051 ] 視頻采集模塊1中的BNC視頻輸入接口 1. 4外接高速球機或云臺攝像機BNC視頻 輸出接口。
[0052] 檢測模塊2內(nèi)的RJ45網(wǎng)絡(luò)通信接口 2. 5與通信模塊的RJ網(wǎng)絡(luò)通信接口 3. 1連接， 并進行信息傳輸。
[0053] 在本圖中，還清晰的顯示了電源輸出接口 4.4分別通過視頻采集模塊1內(nèi)的電源 口 1. 6,檢測模塊2的電源口 2. 6和通信模塊的電源接口 3. 2連接，并給視頻采集模塊1、檢 測模塊2、通信模塊3供電。
[0054] 在本圖中，還提供了一種使用太陽能電池通過太陽能電池電源輸出接口 4. 3給電 源管理模塊4供電。
[0055] 圖2為檢測裝置的工作方法步驟圖，參照圖2所示，其提供一種使用高壓輸電線路 上飄掛物檢測裝置的檢測方法。，所述檢測方法包含的流程步驟為： 步驟一：檢測裝置啟動 所述檢測裝置啟動后，判斷所述檢測裝置內(nèi)是否有視頻信號輸入，當(dāng)有視頻信號輸入 時，則進入到第二步，當(dāng)所述檢測裝置沒有視頻信號輸入則向后端監(jiān)控中心發(fā)送視頻丟失 的信息； 步驟二：檢測裝置讀入檢測規(guī)則 所述檢測規(guī)則是設(shè)定待檢測點飄掛物的長度、面積、飄動幅度，以及擺動周期； 步驟二：米集視頻模塊1獲得視頻場景 所述視頻場景由檢測裝置內(nèi)置的采集視頻模塊1輸出獲得，所述采集視頻模塊1將視 頻數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后送入到檢測模塊2內(nèi)置的DSP系統(tǒng)電路2. 1進行數(shù)據(jù)分析； 步驟四：電力線檢測與識別 所述檢測裝置對視頻場景進行分析和判斷，當(dāng)識別出高壓線則進入到步驟五，當(dāng)所述 檢測裝置不能通過視頻場景識別出高壓電力線，則通過控制云臺或者高速球更換場景，重 新進入步驟三； 步驟五：線上飄掛物檢測與識別 當(dāng)所述檢測裝置識別出高壓電力線場景后，將此場景作為背景，沿高壓電力線方向周 圍區(qū)域進行目標(biāo)檢測與判斷，當(dāng)滿足步驟二設(shè)置的檢測規(guī)則的目標(biāo)時，則判斷為飄掛物存 在。
[0056] 步驟六：將檢測與識別結(jié)果獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)上報到后端管理軟件平臺。
[0057] 步驟七：當(dāng)完成一次檢測后，檢測裝置重新進入步驟二，如此反復(fù)。
[0058] 參照圖3所示，電源模塊4的電源輸入接口 4. 3與外部電源相連，比如太陽能電池 電源輸出接口。電源模塊4的電源輸出接口 4. 3分別與所述視頻采集模塊1的電源口 1. 6， 所述檢測模塊2的電源口 2. 6,所述通信模塊3的電源接口 3. 2連接。
[0059] 圖4是本發(fā)明檢測裝置中的電力線檢測與識別方法的流程步驟圖，參照圖4所示， 電力線檢測與識別方法的流程步驟包括： 步驟一：采用高斯平滑函數(shù)對當(dāng)前圖像，其中，當(dāng)前圖像可以是實時操作時接收的圖 像，也可以是一段視頻中的當(dāng)前幀圖像進行濾波處理，以得到平滑的圖像； 步驟二：利用當(dāng)前圖像的平滑圖像每點灰度值的二階梯度值構(gòu)建Hessian 矩陣，對該Hessian矩陣的特征值和特征向量進行分析，獲取每點的Hessian 矩陣的特征值，將絕對值最大的特征值對應(yīng)的特征向量作為點的法線方向 1 ??；. Sly )； 步驟三：將檢測點的H e s s i an矩陣的最大特征值作為該檢測點的曲率強度，將曲率 強度最大的檢測點作為起始搜索點，計算其鄰邊點到搜索點的向量方向計算 |美5%|與的相關(guān)性，從而判斷當(dāng)前圖像的平滑圖像每一點是否為檢測點； 步驟四：確定檢測點的延伸方向的角度，檢測點的延伸方向的角度為
h按此方向角度搜索下一個曲線檢測點； 步驟五：獲取當(dāng)前平滑圖像的二值圖像的曲線檢測點并連接這些曲線點以形成曲線； 步驟六：判斷當(dāng)前曲線是否發(fā)生曲線中斷，并對中斷的曲線進行連接；判斷當(dāng)前曲線 是否發(fā)生曲線消退，并對消退的曲線進行連接； 步驟七：判斷當(dāng)前曲線是否連接準(zhǔn)確，判斷當(dāng)前圖像內(nèi)曲線是否檢測完畢并輸出連接 正確的曲線。
[0060] 圖5為本發(fā)明檢測裝置中的線上飄掛物檢測與識別方法的流程步驟圖，如圖5所 示，其包含的流程步驟為： 步驟一、視頻獲取，獲取視頻內(nèi)容，以得到場景圖像； 步驟二、圖像預(yù)處理，即電力線場景識別，用于消除其對背景模型的影響； 步驟三、區(qū)域標(biāo)記，用于對背景模型進行前景分割，并標(biāo)記出一個一個連通區(qū)域； 步驟四、系統(tǒng)狀態(tài)維護，用于判定檢測器模塊當(dāng)前所處的狀態(tài)，做出相應(yīng)處理，并且在 必要時做異常檢測； 步驟五、區(qū)域增強，用于剔除陰影、高亮和樹葉擺動等虛假區(qū)域； 步驟六、區(qū)域分裂與合并，用于解決目標(biāo)過分割和目標(biāo)相互遮擋問題。
[0061] 步驟七、目標(biāo)檢測，用于將視頻場景中的運動目標(biāo)區(qū)域從背景中分割出來； 步驟八、目標(biāo)預(yù)測，用于估計目標(biāo)的下一幀運動； 步驟九、目標(biāo)匹配，用于跟蹤匹配的穩(wěn)定目標(biāo)，并濾除一些虛假目標(biāo)； 步驟十、目標(biāo)更新，用于當(dāng)前幀中穩(wěn)定目標(biāo)的模板更新。
[0062] 步驟十一、特征提取，用以提取目標(biāo)的空間特征和時間特征，其中： 所述空間特征包括：區(qū)域輪廓擬合橢圓的長軸，區(qū)域輪廓擬合橢圓的短軸，擬合短軸 與水平方向夾角，區(qū)域輪廓的類圓性，區(qū)域的緊集度，區(qū)域的面積，區(qū)域的上與下部分面積 比； 所述時間特征包括：目標(biāo)的速度特征；目標(biāo)的周期運動特征；目標(biāo)的歷史分類信息。
[0063] 步驟十二、類型判定，用以判定目標(biāo)的類型，事件特征和空間特征滿足飄掛物特征 即判斷為飄掛物。
[0064] 圖6是本發(fā)明檢測裝置的使用流程圖，參照圖6所示，其包含的流程步驟為： 第一步，檢測裝置的安裝，所述檢測裝置2安裝在高壓輸電線路的鐵塔的橫擔(dān)附近位 置上； 第二步，檢測裝置與高速球的視頻輸出進行連接，將高速球機的視頻輸出接入到所述 檢測裝置的BNC視頻輸入接口 1. 4 ; 第三步，檢測裝置的電源接入，檢測裝置的電源輸入是12v直流，通過安裝在鐵塔上的 太陽能電池提供； 第四步，檢測裝置與后端管理平臺軟件通信建立，檢測裝置上電后會通過無線3G自動 注冊到后端管理平臺軟件，在管理平臺軟件上顯示自己的工作狀態(tài)為在線； 第五步，對檢測裝置的檢測規(guī)則進行設(shè)置，在管理平臺軟件上可以遠(yuǎn)程設(shè)置檢測裝置 遵循的檢測規(guī)則，主要是設(shè)置檢測目標(biāo)的長、寬值、面積值、飄動周期值、飄動幅度值。
[0065] 第六步，設(shè)備重啟，設(shè)置好檢測規(guī)則后，需遠(yuǎn)程重啟檢測裝置，通過平臺軟件向檢 測裝置發(fā)重啟命令，設(shè)備重啟，檢測規(guī)則開始有效。
[0066] 第七步，如果完成了上述的步驟后，檢測裝置即進入到工作狀態(tài)。
[0067] 以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的實施方式，其描述較為詳細(xì)，只要本領(lǐng)域的技 術(shù)人員在查看到本發(fā)明的實施例后，不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，所做的改變都屬于本發(fā) 明的保護范圍。但本文所述的實施例不能理解為對本發(fā)明的保護范圍限制。
【主權(quán)項】
1. 一種高壓線路上飄掛物檢測裝置，其包括： 視頻采集模塊（1 )，所述視頻采集模塊（1)主要是針對高壓輸電線路進行視頻數(shù)據(jù)采 集； 檢測模塊（2)，所述檢測模塊（2)是針對視頻采集模塊獲得的數(shù)據(jù)進行實時分析與計 算，并輸出檢測結(jié)果和相關(guān)的視頻圖像數(shù)據(jù)； 通信模塊（3)，所述通信模塊（3)是將檢測模塊輸出的檢測結(jié)果和相關(guān)的視頻圖像數(shù) 據(jù)實時上傳至監(jiān)控中心； 電源管理模塊（4)，所述電源管理模塊（4)為所述視頻采集模塊（1)、檢測模塊（2)、通 信模塊（3)提供工作電源； 其特征在于，所述檢測模塊（2)包含DSP系統(tǒng)電路（2. 1)與網(wǎng)絡(luò)通信電路（2. 2)，檢測 模塊（2)的數(shù)據(jù)接口包含并行數(shù)據(jù)接口（2. 3)，485串行通信接口（2. 4)，RJ45網(wǎng)絡(luò)通信接 口（2. 5)，電源口（2. 6)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述DSP系統(tǒng)電路（2. 1)包含DSP信 號處理電路，所述DSP信號處理電路包括核心處理器、高速DDR3內(nèi)存，ROM內(nèi)存。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述視頻采集模塊（1)包含模擬視頻 采集電路、數(shù)字高清視頻采集電路、視頻通道選擇電路，視頻采集模塊的接口包括BNC視頻 輸入接口（ 1. 4)、并行數(shù)據(jù)接口（ 1. 5)、電源口（ 1. 6)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述通信模塊（3)設(shè)有無線、3G、WIFI 電路（3. 3)，通過所述無線、3G、WIFI電路（3. 3)將檢測模塊（2)的檢測結(jié)果和視頻圖像數(shù) 據(jù)實時上傳至后臺監(jiān)控中心，并接收后臺監(jiān)控中心的指令，通信模塊（3)的接口包含網(wǎng)絡(luò) RJ45通信接口（3. 1)、電源接口（3. 2)、天線接口（3. 3)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述電源管理模塊（4)包含電源輸入 保護電路（4. 1)、電源管理電路（4. 2)，電源管理模塊（4)的接口包含電源輸入接口（4. 3)， 電源輸出接口（4. 4)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其特征在于，所述視頻采集模塊（1)通過所述并行 數(shù)據(jù)接口（1. 5)與所述檢測模塊（2)的并行數(shù)據(jù)接口（2. 3)相連，當(dāng)所述視頻采集模塊（1) 與所述檢測模塊（2)的并行數(shù)據(jù)接口（ 2. 3)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式采用模擬視頻輸入，則為BT656 數(shù)據(jù)，當(dāng)所述視頻采集模塊（1)與所述檢測模塊（2)的并行數(shù)據(jù)接口（ 2. 3)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式 采用高清視頻輸入，則為BT1120數(shù)據(jù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測裝置，其特征在于，所述檢測模塊（2)的RJ45網(wǎng)絡(luò)通信 接口（2. 5)與通信模塊（3)的網(wǎng)絡(luò)RJ45通信接口（3. 1)連接，所述檢測模塊（2)的485串 行通信接口（2. 4)連接高速球的485串行接口，并對高速球或者云臺的PTZ進行控制。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一所述的檢測裝置，其特征在于，所述電源管理模塊（4)的 電源輸入接口（4. 3)與外部電源相連，所述電源管理模塊（4)的電源輸出接口（4. 4)分別與 所述檢測模塊的電源口（ 1. 6)，所述檢測模塊（2)的電源口（ 2. 6)，所述通信模塊（3)的電源 接口（3. 2)相連接。9. 一種使用權(quán)利要求1至8中所述檢測裝置的檢測方法，其特征在于，所述檢測方法包 含的流程步驟有： 步驟一：檢測裝置啟動，所述檢測裝置啟動后，判斷所述檢測裝置內(nèi)是否有視頻信號輸 入，當(dāng)有視頻信號輸入則進入到第二步，當(dāng)所述檢測裝置沒有視頻信號輸入則向后端監(jiān)控 中心發(fā)送視頻丟失的信息； 步驟二：讀入檢測規(guī)則，所述讀入檢測規(guī)則是指檢測裝置設(shè)定待檢測點飄掛物的長度、 面積、飄動幅度，以及擺動周期；步驟三：采集視頻模塊獲得視頻場景，所述視頻場景是由 檢測裝置內(nèi)置的采集視頻模塊（1)輸出獲得，所述采集視頻模塊（1)將視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)模 轉(zhuǎn)換后送入到檢測模塊（2)內(nèi)置的DSP系統(tǒng)電路（2. 1)進行數(shù)據(jù)分析； 步驟四：高壓線檢測與識別，所述檢測裝置對視頻場景進行分析和判斷，當(dāng)識別出高壓 線，則進入到步驟五，當(dāng)所述檢測裝置不能通過視頻場景識別出高壓電力線，則通過控制云 臺或高速球更換場景，返回步驟三； 步驟五：線上飄掛物檢測與識別 當(dāng)所述檢測裝置識別出高壓電力線場景后，將此場景作為背景，沿高壓電力線方向周 圍區(qū)域進行目標(biāo)檢測與判斷，當(dāng)滿足步驟二的檢測規(guī)則目標(biāo)時，則判定為飄掛物存在； 步驟六：將檢測與識別結(jié)果的相關(guān)數(shù)據(jù)上報到后端管理軟件平臺； 步驟七：當(dāng)所述檢測裝置完成一次檢測后，所述檢測方法重新進入步驟二，如此反復(fù)， 周而復(fù)始。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測方法，其特征在于，所述電力線檢測與識別包含的步驟 有： 步驟一：圖像預(yù)處理，采用高斯平滑函數(shù)對當(dāng)前圖像進行濾波處理，以得到平滑的圖 像，其中，當(dāng)前圖像可以是實時操作時接收的圖像，也可以是一段視頻中的當(dāng)前幀圖像； 步驟二：利用當(dāng)前圖像的平滑圖像每點灰度值的二階梯度值構(gòu)建Hessian矩陣，對該 Hessian矩陣的特征值和特征向量進行分析，獲取每點的Hessian矩陣的最大特征值和法 線方向； 步驟三：將檢測點的Hessian矩陣的最大特征值作為該檢測點的曲率強度，將曲率強 度最大的檢測點作為起始搜索點，根據(jù)法線方向求得檢測點的延伸方向，并按此搜索下一 個曲線檢測點；步驟四：獲取當(dāng)前平滑圖像的二值圖像的曲線檢測點并連接這些曲線點以 形成曲線； 步驟五：判斷當(dāng)前曲線是否發(fā)生曲線中斷，并對中斷的曲線進行連接；判斷當(dāng)前曲線 是否發(fā)生曲線消退，并對消退的曲線進行連接； 步驟六：判斷當(dāng)前曲線是否連接準(zhǔn)確，判斷當(dāng)前圖像內(nèi)曲線是否檢測完畢，平滑處理后 輸出連接正確的曲線； 步驟七：對連接正確的曲線進行幅度判斷，以曲線區(qū)間雙高點相連得到一條直線，在曲 線最低點得到一條與上述直線平行的直線，兩條直線之間的距離即為曲線的幅度，幅度值 小于特定閾值T的曲線將被判斷為電力線，閾值T根據(jù)實際電力線場景進行設(shè)置，檢測識別 出電力線后，當(dāng)前視頻場景將被認(rèn)定為電力線視頻場景，可以對其進行飄掛物檢測與識別。11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測方法，其特征在于，所述線上飄掛物檢測與識別包含的 流程步驟有： 步驟一、視頻獲取，獲取視頻內(nèi)容，以得到場景圖像； 步驟二、圖像預(yù)處理，用于消除其對背景模型的影響； 步驟三、區(qū)域標(biāo)記，用于對背景模型進行前景分割，并標(biāo)記出一個一個連通區(qū)域； 步驟四、系統(tǒng)狀態(tài)維護，用于判定檢測器模塊當(dāng)前所處的狀態(tài)，做出相應(yīng)處理，并且在 必要時做異常檢測； 步驟五、區(qū)域增強，用于剔除陰影、高亮和樹葉擺動等虛假區(qū)域； 步驟六、區(qū)域分裂與合并，用于解決目標(biāo)過分割和目標(biāo)相互遮擋問題； 步驟七、目標(biāo)檢測，用于將視頻場景中的運動目標(biāo)區(qū)域從背景中分割出來； 步驟八、目標(biāo)預(yù)測，用于估計目標(biāo)的下一幀運動； 步驟九、目標(biāo)匹配，用于跟蹤匹配的穩(wěn)定目標(biāo)，并濾除一些虛假目標(biāo)； 步驟十、目標(biāo)更新，用于當(dāng)前幀中穩(wěn)定目標(biāo)的模板更新； 步驟十一、特征提取，用以提取目標(biāo)的空間特征和時間特征，其中，所述空間特征包括： 區(qū)域輪廓擬合橢圓的長軸，區(qū)域輪廓擬合橢圓的短軸，擬合短軸與水平方向夾角，區(qū)域輪廓 的類圓性，區(qū)域的緊集度，區(qū)域的面積，區(qū)域的上與下部分面積比；所述時間特征包括：目 標(biāo)的速度特征；目標(biāo)的周期運動特征；目標(biāo)的歷史分類信息； 步驟十二、類型判定，用以判定目標(biāo)的類型，事件特征和空間特征滿足飄掛物特征即判 斷為飄掛物。12. -種包含權(quán)利要求1~8中所述檢測裝置的安裝方法，其特征在于，所述安裝方法包 括的流程步驟有： 第一步，檢測裝置的安裝，所述檢測裝置安裝在高壓輸電線路的鐵塔的橫擔(dān)上； 第二步，檢測裝置與高速球的視頻輸出進行連接，將高速球機的視頻輸出接入到所述 檢測裝置的BNC輸入接口； 第三步，檢測裝置的電源接入，檢測裝置的電源輸入是12v直流，通過安裝在鐵塔上的 太陽能電池提供； 第四步，檢測裝置與后端管理平臺軟件通信建立，檢測裝置上電后會通過無線3G自動 注冊到后端管理平臺軟件，在管理平臺軟件上顯示自己的工作狀態(tài)為在線； 第五步，對檢測裝置的檢測規(guī)則進行設(shè)置，在管理平臺軟件上可以遠(yuǎn)程設(shè)置檢測裝置 遵循的檢測規(guī)則，主要是設(shè)置檢測目標(biāo)的長、寬值、面積值、飄動周期值、飄動幅度值； 第六步，設(shè)備重啟，設(shè)置好檢測規(guī)則后，需遠(yuǎn)程重啟檢測裝置，通過平臺軟件向檢測裝 置發(fā)重啟命令，設(shè)備重啟，檢測規(guī)則開始有效。
【文檔編號】H04N7/18GK105991969SQ201510058874
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月5日
【發(fā)明人】裴長生, 白小寶, 王峰, 王國元, 鐘智, 趙浩
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司, 上海波匯科技股份有限公司