位于空中的电力设备识别系统的制作方法
【专利说明】位于空中的电力设备识别系统
[0001]本发明是申请号为201510098167.0、申请日为2015年3月6日、发明名称为“位于空中的电力设备识别系统”的专利的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及电力监管领域，尤其涉及一种位于空中的电力设备识别系统。
【背景技术】
[0003]无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为:无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机这几大类。无人机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。
[0004]利用无人机进行输电的各种电力设备检查，以便于电力监管部门发现问题并及时维护，保证输电网络的正常运行。无人机检查方式具有高效、快捷、可靠、成本低、不受地域影响的优点，但现有技术中通常是将无人机拍摄的电力设备图像实时发送到电力监管部门的电力设备监控平台，以待电力监管部门对接收到的电力设备图像进行逐帧的人工观察和判断，以确定电力设备的类型，为后续判断电力设备是否外观缺损，是否需要进行维护提供数据基础，这种电力设备识别方式需要人工处理海量的视频图像，工作效率低、实时性差，即使存在一些电力设备类型的电子识别方式，识别模式也较为落后，效果不佳。
[0005]因此，需要一种新的电力设备识别系统，能够对无人机拍摄的电力设备图像进行有针对性的类型检查，这种新的识别系统还应能整合到无人机的电子设备中，提高无人机整体性的同时保证了无人机电力设备检查的效率和精度。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明提供了一种位于空中的电力设备识别系统，采用包括对比度增强设备、灰度化处理设备、中值滤波设备、图像腐蚀膨胀处理设备和小波分解设备的多种图像处理部件对无人机拍摄的电力设备图像进行高精度的类型识别，并使用两个无线通信网卡以避免无人机收发的数据被干扰，同时，这种电力设备识别系统能够集成到无人机的电子设备中。
[0007]根据本发明的一方面，提供了一种位于空中的电力设备识别系统，所述系统搭载在无人机上，包括高清摄像头、图像处理子系统、无线通信接口和ARM 11处理器，所述高清摄像头对地面上的电力设备进行拍摄，以获得电力设备图像，所述图像处理子系统对所述电力设备图像进行图像处理，以识别所述电力设备图像内电力设备的种类，所述ARM 11处理器与所述图像处理子系统和所述无线通信接口分别连接，将所述电力设备的种类通过所述无线通信接口无线发送到远端的电力设备监控平台。
[0008]更具体地，在所述位于空中的电力设备识别系统中，还包括:静态存储器，用于预先存储预设高度范围、预设气压高度权重和预设无线电高度权重，还用于预先存储各个种类的电力设备的一层小波系数集，每一个种类的电力设备的一层小波系数集由对每一个种类的基准电力设备图像进行一层Harr小波分解获得的4个分解子图的小波分解系数组成，所述每一个种类的基准电力设备图像为对每一个种类的基准电力设备进行预先拍摄所获得的图像，所述4个分解子图的小波分解系数分别为一个平滑子图的小波分解系数、一个水平子图的小波分解系数、一个垂直子图的小波分解系数和一个斜向子图的小波分解系数，平滑子图的小波分解系数为概貌系数，其余三个分解子图的小波分解系数都是细节系数；北斗星定位器，与北斗星导航卫星连接，用于接收无人机所在位置的实时定位数据；高度传感设备，与所述静态存储器连接，包括气压高度传感器、无线电高度传感器和微控制器；所述气压高度传感器用于根据无人机附近的气压变化，检测无人机所在位置的实时气压高度；所述无线电高度传感器包括无线电发射机、无线电接收机和单片机，所述单片机与所述无线电发射机和所述无线电接收机分别连接，所述无线电发射机向地面发射无线电波，所述无线电接收机接收地面反射的无线电波，所述单片机根据所述无线电发射机的发射时间、所述无线电接收机的接收时间和无线电波传播速度计算无人机的实时无线电高度，所述无线电波传播速度为光速；所述微控制器与所述气压高度传感器、所述无线电高度传感器和所述静态存储器分别连接，当所述实时气压高度和所述实时无线电高度的差在所述预设高度范围时，基于所述预设气压高度权重、所述预设无线电高度权重、所述实时气压高度和所述实时无线电高度计算并输出所述实时高度，当所述实时气压高度和所述实时无线电高度的差不在所述预设高度范围时，输出高度检测失败信号；所述图像处理子系统与所述高清摄像头和所述静态存储器分别连接，包括对比度增强设备、灰度化处理设备、中值滤波设备、图像腐蚀膨胀处理设备和小波分解设备；所述对比度增强设备与所述高清摄像头连接，用于对所述电力设备图像进行对比度增强处理，获得增强图像；所述灰度化处理设备与所述对比度增强设备连接，用于对所述增强图像进行灰度化处理，获得灰度图像；所述中值滤波设备与所述灰度化处理设备连接，用于对所述灰度图像进行中值滤波，以去掉灰度图像中的噪声点，获得滤波图像；所述图像腐蚀膨胀处理设备与所述中值滤波设备连接，用于对所述滤波图像依次进行图像腐蚀处理和图像膨胀处理，以去掉滤波图像中因为光线形成的亮点并平滑滤波图像中电力设备的边界，获得腐蚀膨胀处理后的图像；所述小波分解设备与所述图像腐蚀膨胀处理设备和所述静态存储器分别连接，对腐蚀膨胀处理后的图像进行一层Harr小波分解，将获得的4个分解子图的小波分解系数组成实时一层小波系数集，将实时一层小波系数集与各个种类的电力设备的一层小波系数集逐一匹配，匹配失败则输出无电力设备信号，匹配成功则输出存在电力设备信号并将匹配到的电力设备的种类作为所述电力设备图像内电力设备的种类输出；所述无线通信接口包括第一无线网卡和第二无线网卡，第一无线网卡用于无线接收电力设备监控平台发送的控制指令，所述控制指令中包括即将拍摄的地面上的电力设备所在位置的目的北斗星数据和目的拍摄高度，第二无线网卡用于将带有标记的图像无线发送到电力设备监控平台；所述ARM 11处理器与所述高清摄像头、所述北斗星定位器、所述高度传感设备、所述图像处理子系统和所述无线通信接口分别连接，将所述实时定位数据、所述实时高度和所述电力设备图像内电力设备的种类都标记到所述电力设备图像上以获得带有标记的图像，将带有标记的图像发送到所述无线通信接口的第二无线网卡，所述ARM 11处理器在接收到高度检测失败信号或无电力设备信号时，将高度检测失败信号或无电力设备信号发送到所述无线通信接口的第一无线网卡以便于所述第一无线网卡转发到电力设备监控平台；其中，所述ARM 11处理器根据所述实时定位数据、所述实时高度、所述目的北斗星数据和所述目的拍摄高度调整发送到无人机驱动机构的驱动信号，以便于所述无人机驱动机构根据所述驱动信号调整无人机的飞行姿态。
[0009]更具体地，在所述位于空中的电力设备识别系统中:所述各个种类的电力设备包括各个型号的输电塔、各个型号的绝缘子和各个型号的防震锤。
[0010]更具体地，在所述位于空中的电力设备识别系统中:将对比度增强设备、灰度化处理设备、中值滤波设备、图像腐蚀膨胀处理设备和小波分解设备集成在一块集成电路板上。
[0011]更具体地，在所述位于空中的电力设备识别系统中:所述高清摄像头为超高清航拍摄像头，所拍摄的电力设备图像的分辨率为3840X2160。
[0012]更具体地，在所述位于空中的电力设备识别系统中:所述第一无线网卡采用TCP传输协议，所述第二无线网卡采用UDP传输协议。
【附图说明】
[0013]以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中:
[0014]图1为根据本发明实施方案示出的位于空中的电力设备识别系统的结构方框图。
[0015]图2为根据本发明实施方案示出的位于空中的电力设备识别系统的无线通信接口的结构方框图。
【具体实施方式】
[0016]下面将参照附图对本发明的位于空中的电力设备识别系统的实施方案进行详细说明。
[0017]随着无人机技术的日趋成熟和航空摄影技术的进一步拓展，在军用无人机应用领域上，无人机常用于侦查监视等形式的作战支援，更关键的是，民用无