一种基于图像识别的铁塔倾角在线监测方法、系统及介质与流程

本发明涉及电力设备图像处理，具体涉及一种基于图像识别的铁塔倾角在线监测方法、系统及介质。

背景技术：

1、输电/通信/瞭望/发射等柔性钢结构桁架的铁塔（以下简称“铁塔”）作为支撑整个社会能够正常运行的关键基础设施之一，其运行时的各类安全问题是极为受关注的，其中的一大类就是因为重力、风力、积雪等额外力学载荷造成铁塔在切向上发生形变（体现为弯曲或者倾斜），当形变过大时，可能造成铁塔垮塌、倾覆等重大事故，因此对铁塔的倾角的监测是极为重要的，尤其是各种高压、超高压传输线路中所用到的大型铁塔。

2、通常采用的倾角检测方法中，一种方法为定期的人工目视巡检（可配合无人机等），然而，在地形地貌恶劣（例如山区、峡谷等）的区域很难做到较高的频次，实时性较差，且人力财力耗费较大。另一种方法为对布置在铁塔上的各种在线式/离线式的传感器（倾角传感器、预紧力传感器等）的数据进行分析判断，该方法中，传感器数目始终是有限的，难以体现铁塔的整体形变。

技术实现思路

1、本技术要解决的技术问题是提供一种基于图像识别的铁塔倾角在线监测方法、系统及介质，具有的在线监测准确度更高的特点。

2、第一方面，一种实施例中提供一种基于图像识别的铁塔倾角在线监测方法，包括：

3、获取铁塔的实时图像及其对应的基准图像，并将所述实时图像作为第一实时图像，所述基准图像为预设的图像；

4、基于所述基准图像对所述第一实时图像进行亮度调整以得到与所述基准图像亮度一致的第二实时图像；

5、将所述第二实时图像的图像数据从时域数据转换为频域数据作为第一频域数据，将所述基准图像的图像数据从时域数据转换为的频域数据作为第二频域数据，获取所述第二频域数据；

6、基于所述第一频域数据和第二频域数据进行多尺度峰值查找计算对应峰值点相位差，以得到第二实时图像和基准图像的相对倾角；

7、计算第二实时图像和基准图像的像素值差异率；

8、基于所述相对倾角和像素值差异率，获取铁塔的倾斜情况。

9、一种实施例中，所述的获取铁塔的实时图像及其对应的基准图像，包括：获取铁塔的实时图像及与所述实时图像对应的均衡化处理后的基准图像，所述均衡化处理方法包括：将图像分为多个块，对于任意一个图块，包括：

10、将统计直方图进行对比限制处理，将亮度大于预设亮度阈值的像素所对应的亮度降低到预设亮度，所述统计直方图表示各个亮度值所对应的像素点的数量；

11、进行均衡映射处理得到均衡映射函数；

12、基于所有统计直方图，根据每个像素点的位置信息，基于上下左右相邻的4个图块的统计直方图的均衡映射函数进行双线性差值，以得到均衡化处理后的基准图像。

13、一种实施例中，所述的基于所述基准图像对所述第一实时图像进行亮度调整以得到与所述基准图像亮度一致的第二实时图像，包括：

14、将所述第一实时图像的统计直方图作为第一实时统计直方图，将所述基准图像的统计直方图作为第一基准统计直方图，调整所述第一实时统计直方图的形状，使得调整后的第一实时统计直方图的形状与第一基准统计直方图相同；所述统计直方图表示各个亮度值所对应的像素点的数量；

15、将调整后的第一实时图像的统计直方图作为第二实时统计直方图，并基于所述第二实时统计直方图获取调整后的第一实时图像的累计直方图作为实时累计直方图，获取基准图像的累计直方图作为基准累计直方图；所述累计直方图为统计直方图的积分，表示亮度小于或等于各个亮度值的像素点的数量；

16、对于实时累计直方图中的任意一个亮度值，

17、获取所述任意一个亮度值所对应的实时累计直方图的值，并找到与所述实时累计直方图的值最接近的基准累计直方图的值；

18、将所述基准累计直方图的值所对应的亮度值作为所述任意一个亮度值所对应的像素点要调整的亮度值进行亮度调整，以得到第二实时图像。

19、一种实施例中，所述的将所述第二实时图像的图像数据从时域数据转换为频域数据作为第一频域数据，将所述基准图像的图像数据从时域数据转换为的频域数据作为第二频域数据，获取所述第二频域数据，包括：

20、将所述第二实时图像的图像数据从时域数据转换为频域数据之前，将第二实时图像的图像数据表示为二维极坐标，将所述基准图像的图像数据从时域数据转换为频域数据之前，将基于图像的图像数据表示为二维极坐标。

21、一种实施例中，将所述第二实时图像的图像数据从时域数据转换为频域数据作为第一频域数据，将所述基准图像的图像数据从时域数据转换为的频域数据作为第二频域数据，获取所述第二频域数据，包括：

22、；

23、；

24、其中，表示基准图像的时域数据，和分别表示基准图像中的时域数据中的径向分量和角向分量，表示第二频域数据，和分别表示第二频域数据的径向分量和角向分量，i表示虚数单位；表示第二实时图像的时域数据，和分别表示第二实时图像中的时域数据中的径向分量和角向分量，表示第一频域数据，和分别表示第一频域数据的径向分量和角向分量。

25、一种实施例中，所述的基于所述第一频域数据和第二频域数据进行多尺度峰值查找计算对应峰值点相位差，以得到第二实时图像和基准图像的相对倾角，包括：

26、基于滑动窗口分别对第一频域数据和第二频域数据进行二维平面扫描；

27、将第一频域数据和第二频域数据扫描得到的峰值点分别按照峰值大小进行第一排序，取设置阈值个数的前若干个峰值点；

28、将第一频域数据中得到的前若干个峰值点和第二频域数据中得到的前若个峰值点分别按照所在位置的坐标顺序进行第二排序；

29、按照第二排序，将第一频域数据中得到的前若干个峰值点和第二频域数据中得到的前若个峰值点进行一一对应得到若干个峰值点对；

30、对于任意一个峰值点对，基于两个峰值点的坐标计算欧几里得距离，将计算得到的欧几里得距离小于预设距离阈值的峰值点对作为对应峰值点对；

31、若对应峰值点对有一个，则计算所述一个对应峰值点对的相位差作为相对倾角；若对应峰值点对有多个，则计算所述多个对应峰值点对的相位差并取多个相位差的平均值作为相对倾角。

32、一种实施例中，所述的若对应的峰值点对有一个，则计算所述一个对应峰值点对的相位差作为相对倾角，包括：

33、；

34、其中，表示第二频域数据上的一个峰值点，a和b分别表示的径向分量和角向分量，表示与对应的第一频域数据上的峰值点，c和d分别表示的径向分量和角向分量，表示相位差，i表示虚数单位；

35、所述的若对应的峰值点对有多个，则计算所述多个对应峰值点对的相位差并取多个相位差的平均值作为相对倾角，包括：

36、对多个取平均值，将平均值作为相对倾角。

37、一种实施例中，所述的计算第二实时图像和基准图像的像素值差异率，包括：

38、将第二实时图像和基准图像的每个对应像素点的灰度值作差并取绝对值，计算绝对值大于预设绝对值阈值的数量，并将所述数量除以图像像素点的总数以得到第二实时图像和基准图像的像素值差异率。

39、一种实施例中，所述的基于所述相对倾角和像素值差异率，获取铁塔的倾斜情况，包括：

40、若相对倾角小于预设的倾角阈值，且像素值差异率小于预设的差异率阈值，则认为铁塔不存在倾斜情况；

41、若相对倾角小于预设的倾角阈值，且像素值差异率大于或等于预设的差异率阈值，则进行弱警告；

42、若相对倾角大于或等于预设的倾角阈值，且像素值差异率大于或等于预设的差异率阈值，则进行中等警告；

43、若相对倾角大于或等于预设的倾角阈值，且像素值差异率小于预设的差异率阈值，则进行强警告。

44、第二方面，一种实施例中提供一种基于图像识别的铁塔倾角在线监测系统，包括：

45、图像采集装置，设置在固定的位置，以固定的角度对铁塔整体进行图像采集；

46、第一存储介质，被配置为用于存储所述图像采集装置所采集的基准图像；

47、第二存储介质，被配置为用于存储计算机程序，所述计算机程序能够被处理器加载并执行上述任意一实施例中所述的铁塔倾角在线监测方法；

48、处理器，被配置为用于执行上述任意一实施例中所述的铁塔倾角在线监测方法。

49、第三方面，一种实施例中提供一种基于图像识别的铁塔倾角在线监测系统，包括：

50、图像获取模块，被配置为用于获取铁塔的实时图像及其对应的基准图像，并将所述实时图像作为第一实时图像，所述基准图像为预设的图像；

51、亮度调整模块，被配置为用于基于所述基准图像对所述第一实时图像进行亮度调整以得到与所述基准图像亮度一致的第二实时图像；

52、频域数据获取模块，被配置为用于将所述第二实时图像的图像数据从时域数据转换为频域数据作为第一频域数据，将所述基准图像的图像数据从时域数据转换为的频域数据作为第二频域数据，获取所述第二频域数据；

53、相对倾角获取模块，被配置为用于基于所述第一频域数据和第二频域数据进行多尺度峰值查找计算对应峰值点相位差，以得到第二实时图像和基准图像的相对倾角；

54、差异值计算模块，被配置为用于计算第二实时图像和基准图像的像素值差异率；

55、倾斜情况获取模块，被配置为用于基于所述相对倾角和像素值差异率，获取铁塔的倾斜情况。

56、第四方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述介质中存储有程序，所述程序能够被处理器加载并执行上述任意一项实施例所述的铁塔倾角在线监测方法。

57、本发明的有益效果是：

58、基于铁塔的实时图像与基准图像的相对倾角和像素值差异率，综合获取铁塔的倾斜情况，实现了铁塔整体变形的在线监测，且，一方面降低了外界光照所带来的影响，另一方面提高了分辨倾角变化的灵敏度和精准度，可以快速地反馈铁塔的整体形变。