一种基于图像处理的架空输电线路的异物检测方法及系统与流程

本发明涉及图像传输，尤其涉及一种基于图像处理的架空输电线路的异物检测方法及系统。

背景技术：

1、架空输电线路上的异物容易造成导地线的单相接地、相间短路等跳闸事故，从而影响电网安全稳定运行。因而需及时检测出架空输电线路上的异物并进行清除处理。进行异物检测需要较强计算能力的计算机设备，而架空输电线路处于较高位置，在较高位置的架空输电线路附近设置较强计算能力的计算设备不太现实，因而只能将相机采集到的架空输电线路的当前采集的架空输电线路的表面图像传输到较强计算能力的计算机设备上进行检测分析。

2、为了能够准确的检测出架空输电线路上的异物，要求相机采集的架空输电线路的表面图像中能够清晰的展现出架空输电线路上的细节情况，因而相机一次只能采集架空输电线路局部区域的当前采集的架空输电线路的表面图像。要完成整条架空输电线路的异物检测，需要采集并传输大量的架空输电线路的表面图像。由于图像中包含的数据量较多，因而需要消耗大量的传输时间才能完成图像传输，从而导致架空输电线路的异物检测效率无法满足现实需求。

3、现有专利文件cn115085087b展示了一种基于物联网的架空输电线路智能监测巡检系统，该专利文件只介绍了如何实现架空输电线路的异物检测，但是没有介绍表面图像的传输，因而基于该专利文件中的异物检测方法，其不能实现架空输电线路的异物的实时检测。因而为了能够节约传输实时，实现架空输电线路的异物的实时检测，需对架空输电线路的表面图像进行压缩处理。

技术实现思路

1、为了解决架空输电线路的异物实时检测问题，本发明提供一种基于图像处理的架空输电线路的异物检测方法及系统。

2、第一方面，本发明提供一种基于图像处理的架空输电线路的异物检测方法，采用如下的技术方案：

3、一种基于图像处理的架空输电线路的异物检测方法，包括步骤：

4、将每个通道图像分块得到第一图像块，设置筛选像素数量为第一数量，在第一图像块中筛选第一数量个像素，计算整体预测损失比和像素预测损失比，所述整体预测损失比、所述像素预测损失比与筛选像素和非筛选像素的像素值差值、梯度方向夹角、梯度值差值均呈正相关关系；

5、响应于整体预测损失比大于预设损失比阈值，计算预测区域损失差异性，所述预测区域损失差异性与第一距离差值呈正相关关系，所述第一距离差值为像素预测损失比处于同一取值子区间的非筛选像素之间的间隔距离与均匀分布在整个第一图像块时非筛选像素之间的距离的差值；

6、响应于预测区域损失差异性大于预设差异性阈值，对第一图像块再次分块，重新计算整体预测损失比，响应于预测区域损失差异性不大于预设差异性阈值，调整筛选像素数量为第二数量，重新计算整体预测损失比；

7、响应于整体预测损失比不大于预设损失比阈值，将图像块中的非筛选像素进行置空得到压缩后数据序列，并进行传输，以供异物检测。

8、其效果在于，通过分析基于不同尺寸的图像块和不同数量下的筛选像素进行的图像压缩，其预测损失情况，进而选取较佳的图像块尺寸和筛选像素数量，从而使得图像压缩既能满足数据压缩量需求，同时还能将压缩损失控制在较小范围内。同时在进行图像压缩时，还分析了损失均匀情况，从而防止图像的一些区域中存在欠压缩的情况，而在另一些区域中存在过压缩的情况，提高图像所有区域的压缩效果。

9、优选的，所述第一数量的获取方法，包括：

10、所述第一数量等于第一行筛选数量与第一列筛选数量的乘积，所述第一列筛选数量与预设基准列筛选数量呈正相关关系，与分块次数呈负相关关系，所述第一行筛选数量与预设基准行筛选数量呈正相关关系，与分块次数呈负相关关系。

11、优选的，所述整体预测损失比的获取方法，包括：

12、将整体预测损失量与第一图像块中像素数量的比值作为整体预测损失比；

13、所述整体预测损失量与筛选像素和非筛选像素的像素值差值、梯度方向夹角、梯度值差值均呈正相关关系。

14、优选的，所述整体预测损失量的满足关系式：

15、；

16、其中，对于一个第一图像块在第一数量个筛选像素下的预测压缩复原图像，表示该第一图像块与该预测压缩复原图像的第k个非筛选像素的像素值差值，表示该第一图像块与该预测压缩复原图像的第k个非筛选像素的梯度值差值，表示该第一图像块的第k个非筛选像素的梯度值，表示该第一图像块与该预测压缩复原图像的第k个非筛选像素的梯度方向夹角，表示该第一图像块中非筛选像素的数量，表示该第一图像块在第一数量下的整体预测损失量。

17、其效果在于，通过分析图像压缩前后的像素值差异、梯度值差异以及梯度方向夹角来准确描述图像压缩前后的像素信息和纹理信息损失情况。同时还结合图像中各像素的梯度值来反映各像素信息损失影响情况，进而来对信息损失情况进行补充，以提高损失量计算的准确性。

18、优选的，所述像素预测损失比满足关系式：

19、；

20、其中，表示该第一图像块中第k个非筛选像素在第一数量下的像素预测损失比。

21、优选的，所述预测压缩复原图像的获取方法，包括：

22、将筛选像素作为标记像素，响应于存在非标记像素，若在一个非标记像素的水平方向上或者在竖直方向上存在标记像素，基于该非标记像素的水平方向上或者竖直方向上的标记像素的像素值，利用线性插值方法获取该非标记像素的线性插值，记为该非标记像素的预测像素值，将筛选像素以及存在预测像素值的非筛选像素作为标记像素，响应于不存在非标记像素，得到每个非筛选像素的预测像素值；

23、将第一图像块中筛选像素的像素值以及非筛选像素的预测像素值构成的图像称为预测压缩复原图像。

24、其效果在于，通过线性插值的方式来预测非筛选像素的像素值，符合较小区域内像素值具有线性关系的理论，通过该方式预估出的像素值能够更接近真实像素值，有效降低压缩损失。

25、优选的，所述预测区域损失差异性满足关系式：

26、；

27、其中，表示所述像素预测损失比的取值处于第j取值子区间中的第i对相邻非筛选像素之间的距离，表示像素预测损失比的取值处于第j取值子区间中的相邻非筛选像素的对数，表示像素预测损失比的取值处于第j取值子区间中非筛选像素数量，表示第一图像块中像素数量，u表示预设区间数量，取值子区间的数量等于预设区间数量，表示第一图像块在第一数量下的预测区域损失差异性。

28、其效果在于，通过分析取值相似度较高的非筛像素之间的实际距离与均匀分布时非筛选像素之间的距离之间的差异来准确描述图像块中不同区域的损失均匀情况，进而为后续保证图像中各区域的压缩效果提供基础。

29、优选的，所述在第一图像块中筛选第一数量个像素，包括：

30、将行数为第一行筛选数量，列数为第一列筛选数量，并且均匀分布在整个第一图像块中的像素记为第一数量下的筛选像素。

31、优选的，所述调整筛选像素数量为第二数量，包括：

32、；

33、；

34、其中，表示第一图像块的行数，l表示第一图像块的列数，表示第二行筛选数量，表示第二列筛选数量，表示第一行筛选数量，表示第一列筛选数量，表示向上取整符号；

35、将第一图像块的第二行筛选数量与第二列筛选数量的乘积作为第一图像块的第二数量，将第二数量作为第一图像块的筛选像素数量。

36、其效果在于，通过该筛选像素数量的调整方法，能够保障筛选像素数量调整步幅较小，从而防止调整步幅过大，无法获取最佳的筛选像素数量。同时通过该筛选像素数量调整方法得到的筛选像素数量，能够保障筛选像素较为均匀的分布在整个图像块中，从而为准确预估非筛选像素的像素值提供基础。

37、第二方面，本发明提供一种基于图像处理的架空输电线路的异物检测系统，采用如下的技术方案：

38、一种基于图像处理的架空输电线路的异物检测系统，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现上述一种基于图像处理的架空输电线路的异物检测方法。

39、通过采用上述技术方案，将上述的一种基于图像处理的架空输电线路的异物检测方法生成计算机程序，并存储于存储器中，以被处理器加载并执行，从而根据存储器及处理器制作终端设备，方便使用。

40、本发明具有以下技术效果：

41、通过分析基于不同尺寸的图像块和不同数量下的筛选像素进行的图像压缩的预测损失情况，来选取较佳的图像块尺寸和筛选像素数量，从而使得图像压缩既能满足数据压缩量需求，同时还能将压缩损失控制在较小范围内。

42、进一步地，在分析图像压缩前后的信息损失时，既考虑了像素值损失、纹理损失，同时还考虑信息损失带来的影响情况，从而较为准确的描述出图像压缩前后的信息损失情况。

43、进一步的，在进行图像压缩时，还分析了损失均匀情况，从而防止图像的一些区域中存在欠压缩的情况，而在另一些区域中存在过压缩的情况，提高图像所有区域的压缩效果。

44、进一步的，在分析图像压缩时的各区域的损失均匀情况，考虑了损失值均匀分布时的距离和实际距离之间的差异，较为准确的描述出了分析图像压缩时的各区域的损失均匀情况。