基于数字图像处理的单条输电线路曲线提取方法

2018-01-30徐瑞琳

中国设备工程 2018年6期

徐瑞琳

（国网吉林省电力有限公司通化供电公司，吉林通化 134000）

近几年来，很多的学者都对于利用数字图像处理方式进行单条输电线路做了相对应的研究。输电线路的特点是长期的放置在外部环境之中，接受风吹雨打，会导致输电线路的一些数据发生改变，这种数据的改变很可能会影响到其安全性，从而严重危害人们的日常生活，因此，必须要对输电线路的图像进行实时的监控。相关的电力工作人员必需要对输电线路进行实时的监控工作。以往传统的输电线路曲线提取方式工作起来相对较为繁重，为一个复杂的提取工作，并且所提取到的数据也很有可能会出现一定的误差，因此需要先进行单条输电线路曲线的提取。

本文通过对基于数字图像处理的单条输电线路曲线的提取方式进行深入探究，对具体的工作方式和其中存在的一些问题进行详细分析，并提出一些相对应的改进策略，以便于电力的工作人员能够更加准确快速的得到输电线路的数据信息。

1 数字图像处理

1.1 输电线路图像的获取

相关的电力工作人员是通过在电线塔杆上安装一种基于数字图像处理方式的图像采集系统，并利用电力线通讯的技术，对电线塔杆上的输电线路进行相对应图像采集处理并拍下一些视频，这种方式是利用最新型的和计算机技术相结合的监控系统所进行的。所以对于输电线路的图像采集从本质上来说就是利用安装在输电线塔杆上监控系统所拍下的视频和图像所得到的，这种方式在现代的科学技术之中是一种十分方便的方式。

1.2 输电线路的图像预处理

利用新型的监控设备所拍下的输电线路的图像其中会存在着很多的问题，例如图像画面不清晰或者是图像有变形等等问题，这些问题会严重影响到电力工作人员对于输电线路的图像数据信息进行观察和采集。为了对这种问题进行解决，就需要利用更加先进的计算机技术对于输电线路的图像进行一系列的加工，对图像中存在的问题进行处理。主要的输电线路图像加工方式分为四种，分别是图像的灰度化处理、滤波处理、图像校正处理和边缘提取处理这四种方式。一般来说对于输电线路图像的处理流程是，首先对所获取的输电线路图像进行图像灰度化处理，其次对上一步处理好的图像进行滤波处理，然后再进行输电线路图像进行校正，最后再对输电线路图像进行边缘提取。下面对四种图像处理方式进行详细分析。

（1）输电线路图像灰度化处理。这一个步骤是对于输电线路图像处理的基础，利用这种方式对图像进行处理之后，就能够使得以后的图像处理步骤变得更加便利，能够大量的减少以后对于图像中数据信息的计算量。

（2）输电线路图像的滤波处理。滤波处理的内在含义就和其表面的文字意思是相同的，就是将不必要的图像噪声波形进行滤除，在这个输电线路图像处理过程之中除了要对图像的噪声进行减少，更重要的还是要尽量保证输电线路图像之中的一些特有的特点不被去除。

（3）输电线路图像的校正处理。利用监控设备所获得的输电线路图像之中会出现一些图像畸形的问题，利用对于输电线路图像进行校正处理，能够对原本失真的图像进行还原，从而得到更加真实的输电线路图像。在这个输电线路图像校正处理过程之中，主要是分为两个步骤，分别是几何校正和灰度校正，经过这个步骤能够获复原之后的输电线路图像。

（4）输电线路图像的边缘提取处理。对于输电线路图像进行边缘提取，这一步骤主要是对图像的灰度变化进行定位、检测和度量。

2 对输电线路图像进行边缘跟踪

2.1 以往传统的边缘跟踪方式

在利用数字图像处理方式对输电线路图像进行处理之后，就是要对经过处理的输电线路图像处理进行边缘跟踪。对输电线路图像进行边缘跟踪的方式，从本质上来说，就是通过一定的顺序方式对处理之后的图像边缘点进行跟踪，从而能够找到处理之后图像的边缘，然后再对其图像轮廓进行跟踪。

在以往传统的输电线路图像的边缘提取处理方式之中，大多都是利用“小虫爬法”和“光栅扫描法”进行边缘跟踪。小虫爬法的具体操作概念其实就是可以理解为一个小虫子在二值图像之上的白色区域和黑色区域之间来回的进行爬动，然后当小虫爬到二值图像的像素值不为0的边缘点的时候，向左进行转弯然后再对其像素值的大小进行判断和分析再决定下一步的进行。光栅扫描法就是在对图像进行扫描之前先在计算机之中设定一定的阈值，然后再将经过数字图像处理之后的输电线路图像进行反复的扫描，扫描可以分为行扫描和列扫描两种，其中具体操作之中还要对阈值进行反复的扫描。这两种扫描方式所得到的结果都存在着一定的误差，而且对于电力工作人员来说工作量十分大，所以这种扫描方式只适用于一些简单的输电线路图像处理。

2.2 现代新型的输电线路图像边缘跟踪法

以往传统的输电线路图像边缘跟踪方式工作效率较低，不能够对一些复杂的输电线路图像边缘进行边缘跟踪。随着科技的不断发展和进步，有了更加新型的输电线路图像边缘跟踪法，能够处理相对复杂的数字图像，从而更加简便的得到所需要的目标边缘，这种图像边缘跟踪法就是采用链表表示法，这种方式的具体操作方式就是对图像之中相邻像素之间的连接方向进行判断，然后再对其方向进行一定顺序的判断，从而能够得出输电线路图像的下一步边缘跟踪方向。这种方式就是对输电线路图像之中的某一点像素M和该像素点周围的8个像素点所构成的邻域按照逆时针的方向对边缘点进行编码，然后再进行对于图像边缘点的跟踪，即按照逆时针的方向在M的邻域之中对像素值不为0的边缘点进行搜索。这种经过改进之后的输电线路图像边缘跟踪方式，大大提高了相关工作人员的工作效率，节省了一些不必要的计算时间。

3 单条输电线路的曲线提取

3.1 利用人机交互方式

利用人机交互方式对单条输电线路进行曲线提取，这种方式从本质上来说，就是人机进行相互的交流和互动，就是工作人员与输电线路图像之间进行操作，在这其中所利用到的一个重要方式就是人机操作的系统界面。人机交互界面的主要动态操作权限就是仅仅对于电力工作人员可见的，然后再通过人机交互界面中的一些操作系统来进行操作，从而能够实现对于输电线路曲线提取。

利用人机交互方式进行边缘跟踪的流程具体操作就是，首先，对当前点的像素坐标进行记录，搜索方向规定为-1。其次，再对逆时针的对像素点进行判断，判断其中是否具有边缘像素点，如果有则对其像素点进行记录和标记。然后如果没有边缘像素点则对邻域之中的像素点编码进行搜索，对是否具有边缘像素点进行判断，如果有则对像素点进行记录和标记，如果没有边缘像素点则需要改变搜索方向，然后，再根据以上的流程继续进行判断。由这个工作流程就能够得到目标边缘之上的各种控制点的数据信息。

3.2 采用线路跟踪方式

对于单条输电线路曲线进行提取之中的一个过程就是对于初次目标边界跟踪进行提取，这个过程一般是分为三个步骤的。首先，利用提取之中的人机交互方式对需要跟踪的目标输电线路曲线的开始点和结束点的像素点坐标进行记录和保存。其次，对于从开始点和结束点的过程进行目标的跟踪，当跟踪结果是正确的时候则会立即结束跟踪的提取，如果跟踪结果之中出现问题就可以直接跳转到下一个步骤。最后一个步骤就是对出现错误的像素点跟踪位置继续利用人机交互的方式进行反复的修改，然后继续对目标过程进行跟踪，直到跟踪结果正确之后才会结束这一过程。