基于航拍电力通道影像数据的交叉跨越识别方法与流程

1.本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于航拍电力通道影像数据的交叉跨越识别方法。


背景技术：

2.为了实现对电网管理的数字化转型，对现网的各种设备进行智能化改造并录入管理系统，同时也对现网的各种设备连接架构进行登记从而在管理系统中形成完整的数字电网。
3.在数字化转型过程中，对于高架塔的线路管理存在一定的困难，因为虽然能够在管理系统中知道各个设备之间的连接关系，但是实际输电线路在当地的交叉跨越情况却无法通过管理系统中设备间的连接关系得到，这为电网的数字化管理带来了一定的困难，需要维护人员实地巡检，不符合数字化管理的原则。


技术实现要素：

4.以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
5.本发明实施例提供了一种基于航拍电力通道影像数据的交叉跨越识别方法，通过航拍电力通道的影像数据得到三维图像，从而根据三维图像判断输电线路之间交叉跨越的距离，无需维护人员进行实地巡检，促进电网管理系统的数字化转型。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种交叉跨越识别方法，包括：
7.获取航拍影像数据，所述影像数据包括对目标电力通道至少三个角度的影像文件，所述至少三个角度中的任意两个角度之间的角度差不小于60度；
8.根据所述航拍影像数据中不同角度的影像文件生成三维模型；
9.根据所述三维模型识别所述目标电力通道中输电线路的排布方式；
10.根据所述排布方式确定所述输电线路的交叉跨越距离。
11.本发明实施例第一方面提供的交叉跨越识别方法，至少具有如下有益效果：通过航拍影像数据中不同角度的影像文件在管理系统中生成目标电力通道的三维模型，由于三维模型可以在空间上体现输电线路之间的位置关系，因此利用输电线路的排布方式识别任意两条输电线路之间交叉跨越的距离，从而自动判断目标电力通道是否存在安全隐患，无需维护人员进行实地巡检，促进电网管理系统的数字化转型。
12.在一些实施例中，所述获取航拍影像数据，包括：
13.获取航拍无人机的传输传输端口信息；
14.根据所述传输端口信息拉取影像文件；
15.根据所述影像文件中的gps信息确定归属于目标电力通道的影像文件。
16.在一些实施例中，所述根据所述航拍影像数据中不同角度的影像文件生成三维模型，包括：
17.获取所述影像文件的角度信息；
18.根据所述角度信息选取用于构建三维坐标系的第一角度信息；
19.根据所述第一角度信息对应的第一影像文件构建所述目标电力通道的三维模型。
20.在一些实施例中，所述根据所述第一角度信息对应的第一影像文件构建所述目标电力通道的三维模型，包括：
21.对所述第一影像文件进行预处理以加强每帧图像的清晰度；
22.在所述第一影像文件中选取至少三个特征点，所述特征点中的至少一个位于所述目标电力通道的输电线路对应的图像上；
23.根据所选取的特征点在所述第一影像文件中抽取若干帧图像，并根据所抽取的图像生成三维模型。
24.在一些实施例中，所述对所述第一影像文件进行预处理以加强每帧图像的清晰度，包括：
25.灰度化所述第一影像文件；
26.对灰度化后的第一影像文件执行去噪声。
27.在一些实施例中，所述根据所述三维模型识别所述目标电力通道中输电线路的排布方式，包括：
28.在所述三维模型中识别所述目标电力通道中第一输电线路的第一走向信息；
29.根据所述第一走向信息查找相邻的第二输电线路并确定所述第二输电线路的第二走向信息；
30.根据所述第一走向信息和所述第二走向信息确定所述目标电力通道中输电线路的排布方式。
31.在一些实施例中，所述根据所述排布方式确定所述输电线路的交叉跨越距离，包括：
32.对所述排布方式进行空间切面，得到一系列切面图，所述切面图中至少存在一条输电线路的横截面；
33.获取所述切面图中任意两条输电线路之间的第一距离；
34.若所述第一距离大于交叉跨越的阈值距离，发出警报。
35.第二方面，本发明实施例还提供了一种基于航拍电力通道影像数据的交叉跨越识别系统，包括：
36.获取单元，用于获取航拍影像数据，所述影像数据包括对目标电力通道至少三个角度的影像文件，所述至少三个角度中的任意两个角度之间的角度差不小于60度；
37.生成单元，用于根据所述航拍影像数据中不同角度的影像文件生成三维模型；
38.识别单元，用于根据所述三维模型识别所述目标电力通道中输电线路的排布方式；
39.判断单元，用于根据所述排布方式确定所述输电线路的交叉跨越距离。
40.第三方面，本发明实施例还提供了一种基于航拍电力通道影像数据的交叉跨越识别装置，包括至少一个处理器和用于与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有能够被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的基于航拍电力通道影像数据的交叉
跨越识别方法。
41.第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行前述第一方面所述的基于航拍电力通道影像数据的交叉跨越识别方法。
42.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
43.附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的示例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
44.图1是本发明实施例提供的交叉跨越识别方法的整体方法流程图；
45.图2是本发明实施例提供的获取航拍影像数据的方法流程图；
46.图3是本发明实施例提供的基于角度信息构建三维模型的方法流程图；
47.图4是本发明实施例提供的通过特征点生成三维模型的方法流程图；
48.图5是本发明实施例提供的预处理第一影像文件的方法流程图；
49.图6是本发明实施例提供的确定输电线路排布方式的方法流程图；
50.图7是本发明实施例提供的对排布方式进行空间切面的方法流程图。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
52.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
53.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
54.在电网管理系统的数字化转型过程中，需要构建整网设备的连接关系，但是这些连接关系在系统中是虚拟连接的，无法体现输电线路在实际场景的排布方式，从而无法得知输电线路之间交叉跨越的安全性，因此管理系统在数字化转型过程还存在无法解决的痛点，往往需要人工进行实地巡检，费时费力。
55.基于此，本发明实施例提供了一种基于航拍电力通道影像数据的交叉跨越识别方法，基于航拍电力通道的影像数据构建三维模型，通过识别三维模型中输电线路的排布方式，从而确定输电线路之间交叉跨越的情况。
56.下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
57.参照图1，本发明实施例提供了一种基于航拍电力通道影像数据的交叉跨越识别
方法，包括但不限于以下步骤s100、步骤s200、步骤s300和步骤s400。
58.步骤s100，获取航拍影像数据，影像数据包括对目标电力通道至少三个角度的影像文件，至少三个角度中的任意两个角度之间的角度差不小于60度；
59.通过无人机等设备在空中航拍目标电力通道，可以得到用于生成三维模型的航拍影像数据，其中，由于航拍所得的影像文件中每帧图像都是二维平面的，如果无人机沿着目标电力通道的走向沿路拍摄，显然是无法得到目标电力通道的多角度的影像文件，因此需要无人机在多个角度下对目标电力通道进行拍摄，如沿目标电力通道的周向拍摄，或者在目标电力通道的两侧来回拍摄等。由于航拍的影像文件有可能是连续的，甚至不同角度目标电力通道的影像文件都在同一影像文件中，这时可以根据角度的不同划分开来，使得划分所得的影像文件代表不同的角度。
60.可以理解的是，为了得到更加精确的三维模型，要求航拍的任意两个角度之间的角度差不小于60度，基于立体空间坐标的关系，这样的角度取值方式可以围成立体空间，形成对目标电力通道的立体拍摄，进而得到精确的三维模型。值得注意的是，本发明实施例的角度，可以以影像文件中某一帧图像作为参考，根据无人机等设备的移动路径反推得到其他影像文件的角度。
61.步骤s200，根据航拍影像数据中不同角度的影像文件生成三维模型。
62.基于上述得到的影像文件，通过自动构建的方式生成目标电力通道的三维模型。例如，电网管理系统内置三维建模软件等，对获取得到的影像文件进行分析和判断，从而自动生成三维模型。可以理解的是，三维建模方式有多种，本发明实施例不对三维建模方式进行限定，本领域技术人员可以根据实际的航拍影像数据选用不同的三维建模方式，在此不一一展开。
63.步骤s300，根据三维模型识别目标电力通道中输电线路的排布方式；
64.步骤s400，根据排布方式确定输电线路的交叉跨越距离。
65.通过三维模型可以得知目标电力通道中各条输电线路的形状、位置等信息，因此通过识别这些输电线路，可以组织得到输电线路的排布方式；由于已知输电线路的排布方式，因此在交叉跨越的安全距离已知的情况下，即可判断输电线路之间的交叉跨越情况。
66.基于上述步骤s100至步骤s400，下面对具体的实现方案进行详细说明。
67.参照图2，步骤s100中，获取航拍影像数据可以按照以下步骤实现：
68.步骤s110，获取航拍无人机的传输传输端口信息；
69.步骤s120，根据所述传输端口信息拉取影像文件；
70.步骤s130，根据影像文件中的gps信息确定归属于目标电力通道的影像文件。
71.航拍无人机如果采用实时传输数据的方式，可以通过电网管理系统经过航拍无人机的传输端口拉取影像文件。该传输端口可以是ip端口，这样，电网管理系统就可以实时获取航拍无人机回传的影像文件，及时判断航拍无人机的拍摄质量，以便在航拍过程中随时调整航拍无人机的工作状态。可以理解的是，为了确定影像文件中的目标电力通道是对应哪个电力通道，需要读取影像文件中的gps信息，基于该gps信息在电网管理系统中匹配出对应的电力通道，并且在该目标电力通道周围一定范围内的gps信息对应的影像文件均归属于目标电力通道。由于航拍有可能是连续的，当影像文件的gps信息所表示的位置偏移了目标电力通道的位置范围，则认为这部分影像文件不属于目标电力通道。
72.当然，航拍无人机也可以采用非实时传输数据的方式，此时航拍无人机在工作过程中拍摄的数据将存储在本地，之后再从本地存储转移到电网管理系统，电网管理系统再根据gps信息判断影像文件的归属。
73.参照图3，为了在多个影像文件中选出需要的信息来进行三维模型构建，需要对影像文件进行一些处理，因此步骤s200中生成三维模型的方法具体可以包括以下步骤：
74.步骤s210，获取影像文件的角度信息；
75.步骤s220，根据角度信息选取用于构建三维坐标系的第一角度信息；
76.步骤s230，根据第一角度信息对应的第一影像文件构建目标电力通道的三维模型。
77.对于影像文件来说，对于目标电力通道的不同拍摄角度可以得到不同的角度信息，这个角度信息可以通过多种方式得到，例如，参考航拍无人机内的陀螺仪和运动轨迹，可以得到当前拍摄位置相对于拍摄物体的方位。由于不是每个角度信息的影像文件都适合构建三维模型，因此在步骤s220中还需要做一些筛选，例如重复的拍摄角度或者差异不大的拍摄角度，可以丢弃以减小三维建模的计算量，而根据步骤s100可知，至少角度差不小于60度的多个拍摄角度是必选的。筛选后得到第一角度信息，即可根据第一角度信息对应的第一影像文件构建三维模型。
78.参照图4，在步骤s230中，筛选出第一影像文件后如何根据第一影像文件中的画面内容构建三维模型，可以参考以下步骤：
79.步骤s231，对第一影像文件进行预处理以加强每帧图像的清晰度；
80.步骤s232，在第一影像文件中选取至少三个特征点，特征点中的至少一个位于目标电力通道的输电线路对应的图像上；
81.步骤s233，根据所选取的特征点在第一影像文件中抽取若干帧图像，并根据所抽取的图像生成三维模型。
82.首先对第一影像文件进行预处理，得到清晰度较高、便于系统识别的图像；然后，由于第一影像文件已经具有合适的拍摄角度，因此第一影像文件中必然存在相同的特征点，通过在第一影像文件中选取特征点的方式，可以根据围绕特征点拍摄的图像构建三维立体坐标；最后在第一影像文件的多帧图像中抽取具有代表性的若干帧图像，基于这些若干帧图像上的特征点自动生成三维模型。
83.参照图5，上述步骤s231中，对第一影像文件的预处理可以通过以下步骤实现：
84.步骤s2311，灰度化第一影像文件；
85.步骤s2312，对灰度化后的第一影像文件执行去噪声。
86.预处理的方式有很多种，本发明实施例选取其中一些预处理手段进行说明。其中对于彩色拍摄的影像文件，进行灰度化以用统一的灰度值表征图像上点的色彩信息。然后通过去噪声技术处理灰度图像，例如中值滤波，本质就是一种基于统计排序理论的非线性滤波法，其基本原理就是将图像中以某像素点为中心的窗口范围内的所有像素点的灰度值进行排序,然后将灰度序列的中间值赋给该中心像素点，具有良好的去噪效果，并且对于滤除噪声同时导致的模糊效应也有较好的克服作用。
87.其中，针对航拍图像中输电线路的三维模型构建方式，可以参考如下算法实现，第一步基于lsd检测直线，lsd以局部分析为基础，以直线检测算法取得较快的运算速度，对于
输电线缆这种局部呈直线的模型，基于高分辨率图像实用lsd直线检测算法更为合适，具体来说，对航拍图像进行高斯模板卷积降采样，从而对图像进行平滑和降噪。对通过平滑和降噪后的图像计算像素点的梯度幅值和方向，使用索贝尔算子计算航拍图像的梯度，根据阈值化的方式判断出航拍图像中梯度变化较大的像素点。接着对这些梯度变化较大的像素点按照梯度大小进行排序并进行直线区域生长分析，然后基于nfa值计算点密度和进行矩形区域的直线增强处理；第二步采用无监督聚类算法，根据斜率在航拍图像中找到能够组成一条直线的直线段组合；第三步过滤掉图像中不需要的目标，例如树木、公路等，使得最终得到的三维模型全面且准确。
88.参照图6，步骤s300中识别输电线路的排布方式可以通过以下步骤实现：
89.步骤s310，在三维模型中识别目标电力通道中第一输电线路的第一走向信息；
90.步骤s320，根据第一走向信息查找相邻的第二输电线路并确定第二输电线路的第二走向信息；
91.步骤s330，根据第一走向信息和第二走向信息确定目标电力通道中输电线路的排布方式。
92.在目标电力通道中随机选取一条输电线路(第一输电线路)并确定其走向，由于第一输电线路附近一般都存在其他输电线路，因此从第一输电线路出发查找与第一输电线路相邻的第二输电线路，第二输电线路可以是多条，由于组合得到表示第一输电线路和第二输电线路之间关系的排布方式。当然，查找到第二输电线路后，也可以按照上述方式从第二输电线路出发查找其他相邻的输电线路，再组合形成范围更大的排布方式。
93.参照图7，对于步骤s400具体可以通过以下步骤实现：
94.步骤s410，对排布方式进行空间切面，得到一系列切面图，切面图中至少存在一条输电线路的横截面；
95.步骤s420，获取切面图中任意两条输电线路之间的第一距离；
96.步骤s430，若第一距离大于交叉跨越的阈值距离，发出警报。
97.对排布方式进行空间切面，得到这个排布方式中一系列包含有多条输电线路的切面图，其中为了切面的方式正确，需要切面图中存在至少一条输电线路的横截面，从而从横截面出发判断交叉跨越的距离。在切面图中选取任意两条输电线路，即可得到两者在同一平面上的第一距离，根据这个距离的大小即可判断这两条输电线路是否存在交叉跨越不合理的情况。
98.通过本发明实施例的上述步骤，通过航拍影像数据中不同角度的影像文件在管理系统中生成目标电力通道的三维模型，由于三维模型可以在空间上体现输电线路之间的位置关系，因此利用输电线路的排布方式识别任意两条输电线路之间交叉跨越的距离，从而自动判断目标电力通道是否存在安全隐患，无需维护人员进行实地巡检，促进电网管理系统的数字化转型。
99.本发明实施例还提供了一种基于航拍电力通道影像数据的交叉跨越识别系统，包括：
100.获取单元，用于获取航拍影像数据，影像数据包括对目标电力通道至少三个角度的影像文件，至少三个角度中的任意两个角度之间的角度差不小于60度；
101.生成单元，用于根据航拍影像数据中不同角度的影像文件生成三维模型；
102.识别单元，用于根据三维模型识别目标电力通道中输电线路的排布方式；
103.判断单元，用于根据排布方式确定输电线路的交叉跨越距离。
104.本发明实施例还提供了一种基于航拍电力通道影像数据的交叉跨越识别装置，包括至少一个处理器和用于与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有能够被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前述的交叉跨越识别方法。
105.以交叉跨越识别装置中的控制处理器和存储器可以通过总线连接为例。存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于控制处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至交叉跨越识别装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
106.本发明实施例的还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器执行，例如，被控制处理器执行，可使得上述一个或多个控制处理器执行上述方法实施例中的交叉跨越识别方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s100至步骤s400、图2中的方法步骤s110至步骤s130、图3中的方法步骤s210至步骤s230、图4中的方法步骤s231至步骤s233、图5中的方法步骤s2311至步骤s2312、图6中的方法步骤s310至步骤s330和图7中的方法步骤s410至步骤s430。
107.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
108.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd
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rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
109.以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。