一种基于像素融合的合成电力线分割数据集生成算法的制作方法

本发明涉及数字图像处理领域，特别是涉及了一种基于像素融合的合成电力线分割数据集生成算法

背景技术：

1、随着现代社会对电力需求的不断增加，输电线的安全运行成为保障社会经济稳定发展的关键因素。传统的输电线巡检主要依赖于人工方式，不仅工作强度大、效率低下，而且存在一定的安全隐患和管理难度。为了提升输电线巡检的效率和精确度，基于计算机视觉和图像处理技术的自动化巡检方法应运而生。

2、电力线的自动化巡检中，语义分割技术起着至关重要的作用。通过语义分割，能够将图像中的电力线和背景进行准确的分离，从而实现对电力线状态的实时监测。具体而言，语义分割能够识别和区分图像中的不同元素，如电力线、天空、树木等，为后续的分析和处理提供基础数据。然而，在实际应用中，获取大量高质量的电力线分割标注数据集是一项挑战。传统的数据集标注方式耗时费力，且在不同环境下的电力线图像数据收集困难。为了解决这一问题，提出了一种基于像素融合的合成电力线分割数据集生成算法。该算法利用虚拟引擎生成虚拟电力塔和电力线，并结合真实背景图像，通过像素级融合的方法生成逼真的合成图像及其分割真值，从而大大减少了数据集的标注成本和时间。基于像素融合的合成电力线分割数据集生成算法，不仅能够生成大量高质量的训练数据，还能模拟不同天气、光照和视角下的电力线图像，提升分割模型在各种复杂环境下的鲁棒性和准确性。该算法的提出，为电力线自动化巡检系统提供了可靠的数据基础，有望显著提升输电线巡检的智能化和自动化水平。

技术实现思路

1、提高树障入侵检测的准确性和抗干扰能力，本发明提供了一种基于像素融合的合成电力线分割数据集生成算法。该方法利用虚拟引擎生成的虚拟电力塔、电力线及其分割真值，结合基于暗通道和hls色彩空间提取的背景图像的天空区域，通过像素级融合生成新的分割真值，从而大大减少了数据集的标注成本和时间，提升了分割模型的鲁棒性和准确性。

2、为实现上述目的，本发明公开了一种基于像素融合的合成电力线分割数据集生成算法，包括以下步骤：

3、步骤s10：基于虚拟引擎生成虚拟电力塔、电力线及其分割真值。通过虚拟引擎自动生成批量的不同虚拟电力塔和电力线，并提供其对应的分割真值图像；

4、步骤s101：使用虚拟引擎生成不同股数、弧垂的合成虚拟电力线及电力塔；

5、步骤s20：基于暗通道及hls色彩空间提取出背景图像的天空区域。将图像转换为hls颜色空间，使用暗通道先验生成暗通道图像，并使用大津阈值法对暗通道进行分割，生成天空区域；

6、步骤s201：首先检查图像中是否存在天空区域，使用暗通道先验生成暗通道图像，通过大津阈值法对暗通道进行阈值分割，生成二值化图像，对二值化图像进行连通区域分析，判断是否存在满足条件的天空区域。

7、步骤s202：对存在天空区域的图像转换为hls颜色空间，使用大窗口的暗通道先验生成暗通道图像，减少夜间人工光源的影响，使用大津阈值法对暗通道进行阈值分割，生成粗略的天空区域掩码，根据粗略的天空区域掩码，计算hls阈值范围和天空状况。

8、步骤s203：根据估计的hls阈值范围，生成基于hls的天空掩码，使用滑动窗口方差滤波器对灰度图像进行滤波，生成基于方差的天空掩码；

9、步骤s204：对基于方差的天空掩码和基于hls的天空掩码进行逻辑与操作，生成初始天空掩码，排除确定的非天空区域细化初始天空掩码，对细化后的天空掩码进行开操作去除小噪声，对非天空区域进行闭操作，填补非天空区域的小间隙，通过连通区域分析找到最大的连通区域，生成最终的天空掩码；

10、步骤s30：随机生成旋转、平移等变换的离线增强参数。通过随机生成旋转角度和平移距离等参数，对虚拟电力线进行数据增强，以增加数据的多样性和复杂性；

11、步骤s40：将虚拟电力线与背景图像进行像素级的融合并生成新的分割真值。利用像素融合方法将虚拟电力线与背景图像进行无缝融合，确保虚拟电力线与背景图像在颜色、亮度等方面的一致性，从而生成逼真的合成图像及其分割真值。

技术特征：

1.一种基于像素融合的合成电力线分割数据集生成算法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的获取初始虚拟电力塔、电力线及其分割真值的方法，其特征在于，利用虚拟引擎自动生成批量的不同虚拟电力塔、电力线及其分割真值。

3.根据权利要求1所述的基于暗通道及hls色彩空间提取出背景图像的天空区域的方法，其特征在于，将图像转换为hls颜色空间，使用暗通道先验生成暗通道图像，使用大津阈值法对暗通道进行分割生成天空区域。

4.根据权利要求1所述的将虚拟电力线与背景图像进行像素级的融合并生成新的分割真值的方法，其特征在于，利用像素融合将虚拟电力线与背景图像进行无缝融合并且生成新的分割真值。

技术总结本发明公开了一种基于像素融合的合成电力线分割数据集生成算法，所述方法包括：基于虚拟引擎生成虚拟电力塔、电力线及其分割真值；从背景图像中分割出天空区域；获取离线增强参数；将虚拟电力线与背景图像进行像素级的融合并生成新的分割真值。本发明将计算机视觉、数字图像处理技术相结合，可以批量生成电力线分割数据集，并且可以自动生成合成后的分割真值，无需额外的人工标注。具有低成本、高效率、自动化标注等诸多优点。技术研发人员：吴建锋,黄耀升,孙天成,王永华,周庆东,张超,梁祖鸿,温带银,甄志明,杨尚彬受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司江门供电局技术研发日：技术公布日：2025/1/6