基于圖像處理的輸電線路冰區發展趨勢估計方法

李昊　王俊錁

摘 要： 輸電線路的冰災區域發展趨勢的有效預測能提高線路的狀態監測和故障排查能力，提出基于圖像處理的輸電線路冰區發展趨勢估計方法。采用遙感圖像采集技術進行輸電線路遙感信息采集，對采集的輸電線路遙感圖像進行圖像降噪處理，并對降噪輸出的輸電線遙感監測圖像進行冰區域分塊處理，結合圖像分割方法進行冰區域預測和塊估計，實現輸電線路冰區發展趨勢估計。實驗結果表明，采用該方法進行輸電線路冰區發展趨勢估計判斷準確性較高，監測的實時性較好。

關鍵詞： 圖像處理； 輸電線路； 冰區； 故障排查； 狀態監測

中圖分類號： TN913.32?34； TP399 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）22?0098?03

Abstract： The effective prediction of the icing region development trend of the transmission line can improve the condition monitoring and fault checking capability of the transmission line. An image processing based estimation method for icing region development trend of transmission line is proposed. The remote sensing image acquisition technology is utilized to acquire the remote sensing information of the transmission line， then the acquired remote sensing image of the transmission line is denoised， and the icing region block processing is performed for the denoised remote sensing monitoring image of the transmission line. The image segmentation method is combined to carry out the icing region prediction and block estimation to realize the icing region development trend estimation. The experimental results show that the method used to estimate the icing region development trend of the transmission line has high accuracy and perfect real?time monitoring performance.

Keywords： image processing； transmission line； icing region； fault checking； state monitoring

0 引 言

隨著遙感數字成像技術的成熟，采用遙感監測和數字成像處理技術進行遠程監測，實現各種監測對象的運行狀態遠程管理，相關的監測方法和模式識別方法具有很好的發展前景[1]。輸電線路分布在野外，由于線路長和分布地域廣等特點，導致輸電線路容易產生各種故障，特別是在遇到冰雪災害的情況下，容易導致線路損壞，需要對輸電線路的冰區發展趨勢進行可靠性預測，實現對輸電線路的遠程實時監控，提高線路的狀態監測和判斷能力。傳統方法主要采用的是人工尋線方法進行冰區發展趨勢監測，效率不高、實時性不好。對此，本文提出基于圖像處理的輸電線路冰區發展趨勢估計方法，結合遙感圖像處理技術，實現輸電線路的圖像分析和冰區發展趨勢預測，取得較好成果。

1 圖像采集與預處理

1.1 輸電線路遙感信息采集

為了實現基于圖像處理的輸電線路冰區發展趨勢估計和信息判斷，需要首先進行輸電線路冰區的遙感圖像采集，對采集的模糊遙感圖像進行數字圖像處理，主要的處理方法是圖像降噪、圖像信息融合和圖像分塊分割[2]。采用遙感探測和信息特征的三維重建方法，通過對高分辨率的測繪圖像采集，進行輸電線路冰區的紋理信息分割和邊緣輪廓檢測，輸電線路遙感圖像表達式為：

1.2 圖像降噪處理

進一步對輸電線路的遙感圖像進行圖像降噪處理，本文采用中值濾波降噪方法[3]。將圖像的掃描模板劃分成3×3的像素塊，冰雪覆蓋區域記為[Ω]，冰雪覆蓋區域的圖像采集顏色特征信息為[I（x，y）]。利用光線投射反射濾波方法，將遙感圖像[C]劃分為互不重疊的兩個區域[R1]和[R2]，計算輸電線路在受到冰雪覆蓋和正常區域的差異性特征，進行圖像重構，濾波函數記為：

3 仿真實驗分析

為了測試本文方法在實現輸電線路冰區發展趨勢估計預測中的應用性能，在Matlab中進行仿真實驗分析，采用遙感成像技術進行原始輸電線路的信息采樣。遙感成像灰度總級數為108，輸電線路冰區覆蓋區域的像素值為180×200，輸電線路總長度為50 km，圖像采集的干擾噪聲強度為12 dB，冰區測量誤差迭代次數為20次，收斂步長為12。根據上述仿真參量設定，得到原始采集的輸電線路遙感成像如圖1所示。

對降噪輸出的輸電線路遙感監測圖像進行冰區域分塊處理，結合圖像分割方法進行冰區域預測和塊估計，采用不同方法進行預測誤差估計，得到統計結果見表1。分析統計結果得知，采用本文方法進行輸電線路冰區發展預測，誤差較傳統方法更低，同時提高了對輸電線路的自然災害監測能力。

4 結 語

為了提高對輸電線路的冰災區域發展趨勢預測和排查能力，本文提出基于圖像處理的輸電線路冰區發展趨勢估計方法，并進行實驗對比分析。研究得知，利用本文方法進行冰區發展趨勢估計和預測的誤差較低，圖像處理性能較好，提高了對輸電線路的防災減災能力。

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