基于敏感区域图像分析的架空线路保护方法研究.pdf

《基于敏感区域图像分析的架空线路保护方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于敏感区域图像分析的架空线路保护方法研究杨双吉。等基于敏感区域图像分析的架空线路保护方法研究ResearchofOverheadLineProtectionMethodbasedonSensitiveAreasoftheImageAnalysis杨双吉1杜峰1李沐峰2(1．国网河南渑池县供电公司，河南三门峡472400；2．华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003)【摘要】提出了一种根据数字图像处理对架空输电线路所在道路进行实时监控保护的方法。利用对图像划定敏感区域并进行分块的办法，对高帧频监控画面进行灰度判断，达到识别来往超高物体的目的。[

2、关键词】架空线路；图像分析；敏感区域；灰度【中图分类号】TP391【文献标识码】B引言在架空输电线路通道下方有车辆、行人通过已相当普遍。现实情况中，超高大型车辆勾住、挂断悬于道路上方的输电线路的情况时有发生，严重威胁电网安全。为了避免过高车辆等通过时对输电线路造成破坏。应在架空输电线路下方设置预警高度。即保证车辆顶部距输电线路之间留有一定的安全距离。找到一种能够远距离判断来车是否过高、及时提前警示的方法亟为重要。本文基于数字图像处理设计算法。根据架设在架空线路所在的电线杆上的监控摄像装置以及与其连接的主机进行图像分析。判断来车是否超过危险高度。这样的办法可

3、以无需再在路面上架设设备，减少了施工负担，降低了安装成本，同时简化算法增加了主机的判断速度。且抗干扰能力强。对于连续车辆以及落在监控镜头上的物体产生的干扰因素增加了排除功能，更加适用于架空输电线路较多的路段。1总体设计本文采用的方案设计如图1所示。图1设备安装示意图图1中，1为安装于杆塔上的监控摄像机，其高度平行于警戒高度A。2为架空线路弧垂的最低点高度，3为道路方向。一5一《仪器仪表与分析监测》2016年第3期本文的整体保护方案主要包括以下几个步骤：步骤1，在需要保护的架空输电线路所在的电线杆上架设监控摄像头，其高度对准需要检测的安全高度，以平行于路面的

4、方向正对要检测的道路来车方向。步骤2，在镜头拍出画面中划分出一块特定区域作为捕捉变化的敏感区域。敏感区域的选择标准为：1)其高度要正对规定的警戒高度，保证一旦有车辆过高，就会进入敏感区域；2)敏感区域中的画面情况需要固定，不宜出现如树木、旗帜等易使画面变化的物体。步骤3，将划定的敏感区域分块，共分成mxn块，敏感区域分块画面如图2所示。分块F1分块F2分块F3分块F⋯图2回面划分敏感区域及分块情况步骤4，为监控画面设定灰度初始值，即在无超高物体进入监控时正常的背景画面。步骤5，设定灰度变化灵敏度，当敏感区域画面变化超过灵敏度时．开始进行采集分块画面对比。步

5、骤6，根据分块画面对比，对进入敏感区域的物体进行筛选．排除落叶、飞虫等接近镜头物体对敏感画面的干扰．以高准确率判断出前进物体中是否有过高车辆。2敏感区域分析在道路监控系统中，在每帧的监控图像中都会存在某些灰度差异。如果当图像灰度发生变化时就判定为有超高车辆到来，显然是不合理的。因此．本文提出在监控画面中划分出分块的敏感区域，对每一个分块进行灰度识别比较，从而判断出使图像灰度发生改变的物体是否为“正在行进中的超过警戒高度的车辆”。在上文步骤4中，用R表示整个镜头中图像区域，用F表示敏感区域。首先采集原始画面灰一6一度dz，)，)。由于整个监控界面的初始值选取

6、为稳定画面，因此可以认为，初始灰度反z，Y)在设定灵敏度之下是恒定值。步骤5中，监控摄像装置以10帧为间隔进行帧差比较，检测画面(尤其是敏感区域)是否发生变化。如果发现敏感区域发生变化，则以以戈，Y，n记录敏感区域的画面灰度。表达全镜头画面与预设背景画面灰度值不相似程度．，定义如下：仁∑m，)，)一如，y))：b．y1∈F同理．当判断出敏感区域的图像出现了与预设初始值不同时，则进入步骤6，开始对比敏感区域的分块信息。在步骤6中，误差公式可进一步表示为：∑懒，y)叫w))z=∑∞，y))z+∑∽，力)z一[x,yl∈F卜．y】EF卜，y】E，∑m，y)g(x

7、，y)卜，州E，上式表示图像初始值和出现帧差时的识别目标的边缘之间相似的部分。对于敏感区域中mxn的分块，分别用k和f表示图像中出现的识别目标的边缘在图像中的位移时，可以用下式进行计算：M(x,y)=∑∑水，z撖“，)，+z)其中，肘(戈，y)称为m，)，)和反戈，)，)的互相关函数。匹配的目的是找到出现在敏感区域的目标边缘在某一个分块的位置变化最大。并且对超过某一阀值的分块标号来进行判断。然而，当假设撖，y)币ll出，y)为常量，作用于图像上时，办，y)为常数，但出，)，)会随运动物体而发生灰度变化。此时肘的值取决于m，)，)。可以通过归一化互相关方法来

8、求解出k与2值。测量值可以利用下式计算：Cig(x，y)=YZgl