[发明专利]基于图像处理的高压线识别方法

摘要

基于图像处理的高压线识别方法，通过图像处理的方式，在雷达探测的目标回波点中连接出高压线，属于高压线识别检测领域。本发明以雷达点迹图作为输入，一次点迹凝聚，对凝聚后的点迹作临域分析，对每个点迹进行评分，根据评分判定高压线铁塔；将相互邻接的高压线铁塔归类，查找高压线铁塔链，在全部点迹中将高压线铁塔链向头尾方向延拓，帧间投票；显示得到电力线分布区域。本发明根据高压线塔分布特性判断出高压线塔的位置，再搜索出连续高压线，进而确定高压线分布区域，对雷达分辨力的要求较低，并能在较远距离探测到目标(1.5km之外)，且由于仅对点迹进行处理，效率高，运算量小，具有积极和较大的实用价值。

主权项

基于图像处理的高压线识别方法，其特征在于，该方法步骤如下：步骤一：判定高压线铁塔(1)一次点迹凝聚用点迹凝聚方法，把相邻的点迹融合成一个目标；(2)对凝聚后的点迹作临域分析对高压线铁塔的判断是通过它临近目标的分布作出的，其中，高压线铁塔的临近目标具有以下特征：(2.1)一个铁塔目标可能包含多个凝聚点迹，这些点迹在空间上很近；(2.2)临域内有且仅有两个相邻铁塔目标；(2.3)相邻铁塔目标和自身的距离最有可能在250～400m之间；(2.4)临近目标在两个相反的方向上；(2.5)除临近铁塔外，其他目标较少；(3)对每个点迹进行评分把全平面点迹看做一幅Markov Random Field图像，得到每个点迹和其临域内其他目标的矢量距离，根据矢量距离的分布进行统计；把矢量距离按两种方式划分，一种是上下平面分(angle_k(h)＞＝or＜0)，一种是左右平面分(abs(angle_k(h))＞＝or＜pi/2)，分别统计四类平面中的临域目标个数(NeighbourNum(1∶4))，以及四类平面中矢量vec的加权平均角度(AngleWeightedMean(1∶4))和加权角度方差(AngleWeightedVar(1∶4))；按如下规则计算该点迹的分数：(3.1)以上的两对平面(上下或左右)中至少要有一对平面各包含1个临域目标，否则表示不满足(2.2)条件，则score＝2；(3.2)上下平面或者左右平面临域目标数之差应小于7，否则表示不满足(2.5)条件，则score＝3；(3.3)如果条件(2.1)和(2.2)都满足，则score＝两种平面划分中加权角度方差之和小的那一个；(3.4)在(2.3)的基础上，在加权角度方差之和小的平面划分情况下，如果这两个平面上的vec加权平均角度之差在弧度1～2之间，则表示不满足目标(2.4)，则score＝4；(4)根据评分判定哪些点迹是高压线铁塔把score＜0.15的点迹确定为高压线铁塔，记为ObstacleDecision，并根据计算得到的点迹延伸方向在显示平面上画线；步骤二：连接高压线铁塔(1)将相互邻接的高压线铁塔归类将位于一高压线铁塔A 200米范围内，以及它的点迹延伸方向正负15度范围内且距离在200～800米范围内的另一高压线铁塔B、C、D视为与A位于同一排高压线上，归为一类；按此规则遍历所有高压线铁塔，将同类的铁塔归为一组；(2)在归类分组后的高压线铁塔组中查找高压线铁塔链在每一高压线铁塔点组中，按照如下步骤查找高压线链：(2.1)选定高压线组内的一个铁塔点为链的第一个节点，选定该铁塔点的一个点迹延伸方向作为链的当前延伸方向；(2.2)在当前节点周围200米范围内查找其他铁塔点，将它们视为同一高压线铁塔，求出这些铁塔点位置和当前延伸方向的平均值，作为链的当前节点位置和当前延伸方向；(2.3)在链的当前节点周围250～1000米范围内，以及当前延伸方向正负30度范围内寻找其他铁塔点，将其中距当前节点最近的铁塔点取出作为链的当前节点，点迹延伸方向作为链的当前延伸方向；(2.4)重复(2.2)和(2.3)的操作，直至找不到下一个铁塔点；(2.5)对高压线铁塔组中的每一个铁塔点及其两个点迹延伸方向都重复(2.1)～(2.4)操作，找出最长的铁塔链作为结果；在确定链节点的下一延伸方向时，将该点的两个延伸方向减180度后与当前延伸方向作差，选取偏差大的点迹延伸方向作为下一延伸方向；(3)在全部点迹中将高压线铁塔链向头尾方向延拓(3.1)将高压线铁塔链的尾节点作为链的第一个节点，尾节点的下一延伸方向作为链的当前延伸方向；(3.2)在当前节点周围200米范围内查找其他铁塔点，将它们视为同一高压线铁塔，求出这些铁塔点位置，作为链的当前节点位置，链的当前延伸方向不变；(3.3)在链的当前节点周围200～600米范围内，以及当前延伸方向正负15度范围内寻找其他铁塔点，将其中距当前节点最近的铁塔点取出作为链的当前节点，链的当前延伸方向不变；(3.4)重复(3.2)和(3.3)操作，直至找不到下一个铁塔点或遇到其他链上的点；(3.5)将延拓得到的链加在原始链的尾部；(3.6)头部的延拓过程与尾部类似，只是用(2)所提的方法判定链的延伸方向不与原始链相同；(4)帧间投票将横坐标范围为[-3000m，3000m]，纵坐标范围为[0，3000m]的区域划分为30mx30m的小方格，令第n行m列的小方格的实际坐标为[(-3000+15+(m-1)*30)，(0+15+(n-1)*30)]；若小方格的实际坐标位于当前帧找到的铁塔链附近，则令投票矩阵A[n，m]＝1，否则A[n，m]＝0；假设当前帧号为frame，frame-4帧对应的投票矩阵为A1，frame-3对应的投票矩阵为A2，以此类推，当前帧对应的投票矩阵为A5，判定某小方格[n，m]是否显示为警戒区格子的标准如下：score[n，m]＝A1[n，m]*1/7+A2[n，m]*1/7+A3[n，m]*1/7+A4[n，m]*2/7+A5[n，m]*2/7，1/7和2/7为权值；若score[n，m]大于0.5，则判定该格子位于警戒区；格子是否在链附近的判定规则为：由(2)和(3)可知链是由许多段线段连接起来的，遍历一条链的各段，若格子的实际坐标位于某一段的周围区域，则认为它在链的附近，A[n，m]＝1；步骤三：显示电力线分布区域所述显示方框格子区域为最终得到的判定的警戒区。