技术领域
[0001] 本发明涉及输变电设备领域，具体是涉及一种输电线施工用场景图像识别监测系统。
相关背景技术
[0002] 输电线路是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。输电线路分为架空输电线路和电缆线路。架空输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，架设在地面之上。按照输关电流的性质，输电分为交流输电和直流输电。19世纪80年代首先成功地实现了直流输电。但由于直流输电的电压在当时技术条件下难于继续提高，以致输电能力和效益受到限制。19世纪末，直流输电逐步为交流输电所代替。交流输电的成功，迎来了20世纪电气化社会的新时代。
[0003] 输电线施工时，对其各部件的尺寸参数均有严格要求，但在监测时，难以区分完工和未完工的状态，而尺寸的判断必须在完工状态下进行，因此，无法判断各部件的尺寸参数是否符合要求。
具体实施方式
[0058] 以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0059] 参照图1所示，一种输电线施工用场景图像识别监测系统，包括：
[0060] 施工特征提取模块，所述施工特征提取模块获取施工规范和施工标准，从施工规范和施工标准中提取各项施工特征，针对各项施工特征进行指标的构建，得到标准尺寸数据库；
[0061] 模式识别训练模块，所述模式识别训练模块进行分类器设计，模式识别训练模块进行分类器评价及修复；
[0062] 图像获取模块，所述图像获取模块进行施工图像信息获取，通过传感器，将施工图像信息转化为电信息；
[0063] 图像预处理模块，所述图像预处理模块获取电信息，进行图像的预处理，预处理包括信号增强、信号去噪、信号恢复和图像归一化处理；
[0064] 图像校正模块，所述图像校正模块修正预处理后的施工图像，对施工图像进行拉伸变换，得到场景示意图；
[0065] 场景特征提取模块，所述场景特征提取模块分析场景结构，进行特征提取和选择，得到至少一个第一特征，至少一个第一特征构成第一特征集；
[0066] 模式匹配模块，所述模式匹配模块调用分类器识别第一特征集，判断第一特征集是否处于完工状态，若是，则进行尺寸比对，若否，则间隔预设时间，根据更新的场景结构更新第一特征集，重新进行识别；
[0067] 监测比对模块，所述监测比对模块获取第一特征集的尺寸信息，调用标准尺寸数据库，判断第一特征集的尺寸信息是否合格，若是，则不作任何处理，若否，则发出预警，对第一特征集所在施工位置进行施工调整。
[0068] 上述输电线施工用场景图像识别监测系统的工作过程如下：
[0069] 步骤一：施工特征提取模块获取施工规范和施工标准，从施工规范和施工标准中提取各项施工特征，针对各项施工特征进行指标的构建，得到输电架的架设高度、输电架的架设间距、输电线的分布间距、绝缘子的间距和输电线的悬垂度的标准数据，得到标准尺寸数据库；
[0070] 步骤二：图像预处理模块进行图像的预处理，得到获取不同施工状态下的样本监测图像，模式识别训练模块根据样本监测图像进行分类器设计，模式识别训练模块进行分类器评价及修复；
[0071] 步骤三：图像预处理模块进行图像的预处理，图像校正模块修正预处理后的施工图像，对施工图像进行拉伸变换，得到场景示意图，场景特征提取模块分析场景结构，进行特征提取和选择，得到第一特征集；
[0072] 步骤四：模式匹配模块调用分类器识别第一特征集，判断第一特征集是否处于完工状态，若是，则进行尺寸比对，若否，则间隔预设时间，根据更新的场景结构更新第一特征集，重新进行识别；
[0073] 步骤五：监测比对模块获取第一特征集的尺寸信息，调用标准尺寸数据库，判断第一特征集的尺寸信息是否合格，若是，则不作任何处理，若否，则发出预警，对第一特征集所在施工位置进行施工调整。
[0074] 针对各项施工特征进行指标的构建，得到标准尺寸数据库包括以下步骤：
[0075] 获取输电架的架设高度，获取输电架的架设间距，获取输电架上输电线的分布间距，获取输电架上绝缘子的间距，获取输电线的悬垂度，所述悬垂度为相邻所述输电架的架设间距与相邻所述输电架的输电线长度的比值；
[0076] 输电架的架设高度、输电架的架设间距、输电线的分布间距、绝缘子的间距和输电线的悬垂度构成标准尺寸数据库；
[0077] 标准尺寸数据库用于作为监测时的对比，在架设输电线时，对于输电架的架设高度、输电架的架设间距、输电线的分布间距、绝缘子的间距和输电线的悬垂度都有具体的要求，架设时的精度需要在误差允许范围内，否则，可能会导致输电出现故障。
[0078] 参照图2所示，模式识别训练模块进行分类器设计包括以下步骤：
[0079] 获取不同施工状态下的样本监测图像，使用梯度公式，计算相邻像素点的梯度变化率，获取梯度变化率大于第一预设值的像素点作为施工样本特征的边缘，拟合生成施工样本特征的边缘拟合函数；
[0080] 获取不同施工状态下的输电线和输电架的至少一个施工样本特征，将至少一个施工样本特征按照完工状态和未完工状态进行分类，得到完工状态样本集和未完工状态样本集；
[0081] 在未完工状态样本集中，将施工样本特征分类，分类方法为取第一施工样本特征和第二施工样本特征，根据第一施工样本特征和第二施工样本特征的第一边缘拟合函数和第二边缘拟合函数，计算第一施工样本特征和第二施工样本特征的重合部分面积，计算重合部分面积占第一施工样本特征的特征比重；
[0082] 若特征比重大于第二预设值，则第一施工样本特征和第二施工样本特征归于同类，若特征比重不超过第二预设值，则第一施工样本特征和第二施工样本特征归于不同类；
[0083] 在完工状态样本集中，将施工样本特征分类，分类方法与未完工状态样本集的分类方法一致；
[0084] 同类施工样本特征中仅保留一个施工样本特征，删除其余施工样本特征；
[0085] 梯度公式具体如下：
[0086]
[0087] 其中，a为梯度变化率，b和c为相邻像素点的像素值，e和g以及f和h分别为相邻像素点的坐标；
[0088] 分类器主要是为了对监测的画面中的架设状态进行判断，判断其为未完工状态或完工状态，其原理是将未完工状态的施工样本特征进行提取，将完工状态的施工样本特征进行提取，对施工样本特征进行分类，对同分类中的施工样本特征进行去重，减小对比时的运算量，则对比时，寻找到最为接近的施工样本特征，根据施工样本特征已有的未完工状态或完工状态，能得出实际的架设已经完工或未完工。
[0089] 参照图3所示，模式识别训练模块进行分类器评价及修复包括以下步骤：
[0090] 获取至少一个施工测试特征，确定施工测试特征的状态为完工状态或未完工状态；
[0091] 将施工测试特征输入分类器中，分类器寻找与施工测试特征拟合度最高的第三施工样本特征，获取第三施工样本特征的分类；
[0092] 分类器根据第三施工样本特征输出判断结果，输出结果为完工状态或未完工状态；
[0093] 比较输出结果与施工测试特征的实际状态是否一致，若是，则不作任何处理，若否，则在计数器中计数一次；
[0094] 统计计数器中的计数次数及施工测试特征的个数，计算分类错误率；
[0095] 若分类错误率大于第三预设值，则修复分类器，若分类错误率不超过第三预设值，则不作任何处理；
[0096] 进行分类器评价及修复是为了增强分类器的容错率，因为直接生成的分类器可能存在一定的问题，使用具有问题的分类器进行判断，容易导出错误的判断，因此，需要对分类器进行测试，根据测试结果修复分类器。
[0097] 对施工图像进行拉伸变换，得到场景示意图包括以下步骤：
[0098] 获取图像获取模块中的摄像头到施工现场的距离，根据距离，计算施工图像的放缩比例；
[0099] 根据放缩比例将施工图像放缩得到场景示意图，场景示意图与实际施工现场的尺寸比例为一比一；
[0100] 由于拍摄的图像是远距离的，因此其尺寸与实际的尺寸有差别，对图像处理会造成困扰，因此，对施工图像进行拉伸变换，得到场景示意图与实际施工现场的尺寸比例为一比一，则处理场景示意图时，无需考虑场景示意图与实际尺寸的差异。
[0101] 参照图4所示，进行特征提取和选择，得到至少一个第一特征包括以下步骤：
[0102] 获取场景示意图，根据场景示意图进行场景结构分析；
[0103] 使用梯度公式，计算相邻像素点的梯度变化率，获取梯度变化率大于第一预设值的像素点作为第一特征的边缘，拟合生成第一特征的边缘拟合函数。
[0104] 参照图5所示，判断第一特征集是否处于完工状态包括以下步骤：
[0105] 取第一特征集中的第一特征，第一特征输入分类器中，分类器根据第一特征的边缘拟合函数和施工样本特征的边缘拟合函数，计算第一特征和施工样本特征的重合部分面积，计算重合部分面积占第一特征的特征占比；
[0106] 在分类器中，选取特征占比最大的施工样本特征作为第四施工样本特征，判断第四施工样本特征的状态，若第四施工样本特征为完工状态，则第一特征合格，若第四施工样本特征为未完工状态，则第一特征不合格；
[0107] 当第一特征遍历第一特征集时，若第一特征均为合格，则第一特征集处于完工状态，若存在一个第一特征为不合格，则第一特征集处于未完工状态；
[0108] 第一特征集中具有多个第一特征，使用多个第一特征进行判断，能保证判断结果的容错性高，避免单一因素判断出现误判。
[0109] 参照图6所示，调用标准尺寸数据库，判断第一特征集的尺寸信息是否合格包括以下步骤：
[0110] 调用第一特征集中的第一特征，获取第一特征的边缘拟合函数，识别第一特征为输电架的架设高度、输电架的架设间距、输电线的分布间距、绝缘子的间距或输电线的悬垂度的其中一种，记为预处理类别；
[0111] 根据边缘拟合函数，计算第一特征的尺寸，计算第一特征的尺寸与预处理类别的标准数值的差值的绝对值；
[0112] 若差值的绝对值大于第四预设值，则第一特征的尺寸不合格，若差值的绝对值不超过第四预设值，则第一特征的尺寸合格；
[0113] 当第一特征遍历第一特征集时，若第一特征均合格，则判断第一特征集的尺寸信息合格，若存在一个第一特征不合格，则判断第一特征集的尺寸信息不合格。
[0114] 再进一步的，本方案还提出一种存储介质，其上存储有计算机可读程序，计算机可读程序被调用时运行上述的输电线施工用场景图像识别监测系统。
[0115] 可以理解的是，存储介质可以是磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带；光介质例如，DVD；或者半导体介质例如固态硬盘SolidStateDisk，SSD等。
[0116] 综上所述，本发明的优点在于：通过设置模式识别训练模块、图像校正模块、场景特征提取模块和模式匹配模块，在监测时，区分完工和未完工的状态，在未完工时，不作尺寸比较，在完工时，作尺寸比较，从而能及时发现输电线架设时的尺寸是否符合要求，对于不符合要求的输电线，能在第一时间重新进行施工调整，此外，图像校正模块对施工图像进行拉伸变换，得到场景示意图，场景示意图与实际施工场景的比例为一比一，便于从图像上对尺寸的判断。
[0117] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
