反操作，即核與腐蝕后的圖像卷積后，計(jì)算核覆蓋的區(qū)域的像素點(diǎn)的 最大值，并把這個(gè)最大值賦值給與腐蝕后的圖像上的點(diǎn)坐標(biāo)相同的新的圖像中的點(diǎn)上，最 后得到的圖像為去噪后效果圖； 步驟七、將去噪效果圖通過Canny邊緣檢測，得到只含有邊緣信息的前景圖，具體過程 如下： (1) 用高斯濾波器平滑圖象；
其中矣身為去噪效果圖的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，翁為方差 (2) 用一階偏導(dǎo)的有限差分來計(jì)算梯度的幅值和方向； (3) 對梯度幅值進(jìn)行非極大值抑制； (4) 用雙閾值算法檢測和連接邊緣； 步驟八、將只含有邊緣信息的前景圖進(jìn)行輪廓提取得到變電站、桿塔的特征值輪廓的 個(gè)數(shù)，并將各輪廓以輪廓樹的形式保存起來，按照輪廓樹逐一繪制出前景圖的各輪廓，即得 到疑似變電站、桿塔的圖形輪廓，具體過程如下： 在OpenCV(OpenSourceComputerVisionLibrary)里提取目標(biāo)輪廓的函數(shù)為findCoutours，可以識別前景圖的輪廓，其中findCoutours的輸入圖像是一幅二值圖像即 邊緣信息的前景圖，findCoutours輸出的是邊緣信息的前景圖中每一個(gè)連通區(qū)域的輪廓點(diǎn) 的集合；輪廓點(diǎn)的集合包括輪廓個(gè)數(shù)和各輪廓上點(diǎn)的個(gè)數(shù)信息，并可以根據(jù)輪廓點(diǎn)的集合 繪制出疑似變電站、桿塔的圖形輪廓。
[0010] 步驟九、將提取的邊緣輪廓信息與變電站、桿塔的特征模板進(jìn)行匹配，匹配成功的 桿塔使用繪圖軟件用一個(gè)點(diǎn)在圖上做好標(biāo)記，匹配成功的變電站使用繪圖軟件將變電站的 四個(gè)角做好標(biāo)記。具體過程如下： (1) 采集提取出疑似變電站、桿塔的圖形輪廓特征值； (2) 利用疑似變電站、桿塔的圖形輪廓特征值創(chuàng)建樣本，利用樣本訓(xùn)練決策樹、貝葉斯、 支持向量機(jī)和K近鄰四種分類器模型，當(dāng)四種分類器中至少有三個(gè)分類器對疑似變電站、 桿塔的圖形輪廓進(jìn)行判別的結(jié)果一致時(shí)，則判別的結(jié)果為變電站或者桿塔。
[0011] 步驟十、利用G語言規(guī)范中的連接線圖形元素表示形式將變電站或桿塔的關(guān)鍵點(diǎn) 連接繪制在電網(wǎng)地理接線圖中。具體步驟如下： 識別為220kV變電站的圖形，使用藍(lán)色線條將其四個(gè)角連接標(biāo)出，識別為110kV變電 站的圖形，使用紅色線條將其四個(gè)角連接標(biāo)出，識別為35kV變電站的圖形，使用黃色線條 將其四個(gè)角連接標(biāo)出；識別為220kV桿塔的圖形，使用藍(lán)色線段將其一一連接描出；識別為 110kV桿塔的圖形，使用紅色線段將其一一連接描出，識別為35kV桿塔的圖形，使用黃色線 段將其 連接描出。
[0012] 步驟^^一、人工核對電網(wǎng)地理接線圖，具體步驟如下： 人工審核G語言繪制好的電網(wǎng)地理接線圖，修正偏離實(shí)際位置的變電站形狀和線路走 向。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于航拍圖像識別的電網(wǎng)地理接線圖繪制方法，其具體步驟如下： 步驟一、根據(jù)《國家電網(wǎng)典型設(shè)計(jì)手冊》設(shè)計(jì)方案選取變電站、桿塔的特征值，隨后使用 "最小二乘法"對變電站、桿塔的特征值進(jìn)行擬合；隨后將特征值做成模板； 步驟二、使用衛(wèi)星或者無人機(jī)對所需繪制電網(wǎng)地理接線圖的區(qū)域進(jìn)行拍攝，得到航拍 視頻，然后從航拍視頻中截取圖像幀； 步驟三、對圖像進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換；具體過程如下： 將R、G和B三通道圖像轉(zhuǎn)換為單通道灰度圖，即三通道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為灰度數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換公式 如下：I 其中，R為圖像中的紅色通道，G為圖像中的綠色通道，B為圖像中的藍(lán)色通道； 步驟四、對灰度轉(zhuǎn)換的圖進(jìn)行直方圖均衡化加強(qiáng)，使圖像中的邊緣信息加強(qiáng)；具體過程 如下： 設(shè)變量γ為灰度圖中像素灰度級；灰度圖是由公式（1)由RGB空間轉(zhuǎn)換得到，圖像中灰度級Il出現(xiàn)的概率式中，碎為灰度圖像中像素總數(shù)，丨是灰度級為的像素個(gè)數(shù)，?為灰度圖中灰度級 的總數(shù)，將;^和的關(guān)系在直角坐標(biāo)系中表示出來，得到的圖形就是直方圖； 灰度圖的累積分分布函數(shù)即輸出圖像灰度級^為^:應(yīng)用公式（2)，將輸入灰度圖中灰度級為!_的各個(gè)像素映射到輸出圖像灰度等級為 Yifc的對應(yīng)像素得到輸出圖像，得到直方圖均衡化效果圖； 步驟五、將直方圖均衡化效果圖通過自適應(yīng)閾值分割，得到二值化效果圖；具體過程如 下： 根據(jù)直方圖均衡化效果圖灰度級像素的鄰域塊的像素值分布來確定直方圖均衡化效 果圖灰度級像素位置上的二值化閾值； 步驟六、將二值化效果圖進(jìn)行形態(tài)學(xué)變換的去噪處理，得到去噪效果圖；具體過程如 下： (1) 利用腐蝕方法將二值化效果圖上的點(diǎn)與核進(jìn)行卷積，并把卷積結(jié)果放到與二值化 效果圖上的點(diǎn)坐標(biāo)相同的新的圖像中的點(diǎn)上，從而計(jì)算核區(qū)域像素的最小值；并得到一個(gè) 腐蝕后的圖像；其中，核是一個(gè)3X3像素的中間帶有參考點(diǎn)的實(shí)心圓盤； (2) 膨脹是腐蝕的反操作，即核與腐蝕后的圖像卷積后，計(jì)算核覆蓋的區(qū)域的像素點(diǎn)的 最大值，并把這個(gè)最大值賦值給與腐蝕后的圖像上的點(diǎn)坐標(biāo)相同的新的圖像中的點(diǎn)上，最 后得到的圖像為去噪后效果圖； 步驟七、將去噪效果圖通過Canny邊緣檢測，得到只含有邊緣信息的前景圖，具體過程 如下： (1) 用高斯濾波器平滑圖象；其中為去噪效果圖的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，歡為方差 (2) 用一階偏導(dǎo)的有限差分來計(jì)算梯度的幅值和方向； (3) 對梯度幅值進(jìn)行非極大值抑制； (4) 用雙閾值算法檢測和連接邊緣； 步驟八、將只含有邊緣信息的前景圖進(jìn)行輪廓提取得到變電站、桿塔的特征值輪廓的 個(gè)數(shù)，并將各輪廓以輪廓樹的形式保存起來，按照輪廓樹逐一繪制出前景圖的各輪廓，即得 到疑似變電站、桿塔的圖形輪廓，具體過程如下： 在 OpenCV (Open Source Computer Vision Library)里提取目標(biāo)輪廓的函數(shù)為 findCoutours，可以識別前景圖的輪廓，其中findCoutours的輸入圖像是一幅二值圖像即 邊緣信息的前景圖，findCoutours輸出的是邊緣信息的前景圖中每一個(gè)連通區(qū)域的輪廓點(diǎn) 的集合；輪廓點(diǎn)的集合包括輪廓個(gè)數(shù)和各輪廓上點(diǎn)的個(gè)數(shù)信息，并可以根據(jù)輪廓點(diǎn)的集合 繪制出疑似變電站、桿塔的圖形輪廓； 步驟九、將提取的邊緣輪廓信息與變電站、桿塔的特征模板進(jìn)行匹配，匹配成功的桿塔 使用繪圖軟件用一個(gè)點(diǎn)在圖上做好標(biāo)記，匹配成功的變電站使用繪圖軟件將變電站的四個(gè) 角做好標(biāo)記；具體過程如下： (1) 采集提取出疑似變電站、桿塔的圖形輪廓特征值； (2) 利用疑似變電站、桿塔的圖形輪廓特征值創(chuàng)建樣本，利用樣本訓(xùn)練決策樹、貝葉斯、 支持向量機(jī)和K近鄰四種分類器模型，當(dāng)四種分類器中至少有三個(gè)分類器對疑似變電站、 桿塔的圖形輪廓進(jìn)行判別的結(jié)果一致時(shí)，則判別的結(jié)果為變電站或者桿塔； 步驟十、利用G語言規(guī)范中的連接線圖形元素表示形式將變電站或桿塔的關(guān)鍵點(diǎn)連接 繪制在電網(wǎng)地理接線圖中；具體步驟如下： 識別為220kV變電站的圖形，使用藍(lán)色線條將其四個(gè)角連接標(biāo)出，識別為IlOkV變電 站的圖形，使用紅色線條將其四個(gè)角連接標(biāo)出，識別為35kV變電站的圖形，使用黃色線條 將其四個(gè)角連接標(biāo)出；識別為220kV桿塔的圖形，使用藍(lán)色線段將其一一連接描出；識別為 IlOkV桿塔的圖形，使用紅色線段將其一一連接描出，識別為35kV桿塔的圖形，使用黃色線 段將其一一連接描出； 步驟十一、人工核對電網(wǎng)地理接線圖，具體步驟如下： 人工審核G語言繪制好的電網(wǎng)地理接線圖，修正偏離實(shí)際位置的變電站形狀和線路走 向。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于航拍圖像識別的電網(wǎng)地理接線圖繪制方法，選取變電站、桿塔的特征值，進(jìn)行擬合做成模板；從航拍視頻中截取圖像幀；對圖像進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換；進(jìn)行直方圖均衡化加強(qiáng)；得到二值化效果圖；得到去噪效果圖；得到只含有邊緣信息的前景圖；得到疑似變電站、桿塔的圖形輪廓；將提取的邊緣輪廓信息與變電站、桿塔的特征模板進(jìn)行匹配，匹配成功做好標(biāo)記；將變電站或桿塔的關(guān)鍵點(diǎn)連接繪制在電網(wǎng)地理接線圖中；人工核對電網(wǎng)地理接線圖；本發(fā)明效率高，位置準(zhǔn)確，錯(cuò)誤率低，節(jié)省人力物力的問題，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪制，大大提高了電網(wǎng)地理接線圖繪制的效率和準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G06K9/00
【公開號】CN105426825
【申請?zhí)枴緾N201510754209
【發(fā)明人】宋峰, 吳雷平, 廉偉, 張明耀, 徐楨, 劉杰, 康凱, 張婷婷, 曹檢德, 田書然, 劉俊旭, 呂衛(wèi)民
【申請人】國網(wǎng)山東省電力公司煙臺(tái)供電公司, 國家電網(wǎng)公司, 煙臺(tái)電力設(shè)計(jì)院股份有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月9日