【摘 要】
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直升机以其低空飞行、灵活运作的性能被广泛应用于军事和民用领域,由于低空飞行视场背景复杂,高压线缆不易观察,据USHST（The U.S.Helicopter Safety Team,美国直升机安全团队）的一份分析直升机低空飞行风险报告显示,因高压线缆障碍物引起的事故占所有直升机飞行事故的16%左右,在这些事故中,机毁人亡事故比例达到17%[1]。因此,高压线检测研究对于直升机飞行安全具有重要意义。
【基金项目】
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航空基金联合申报项目（ASFC-201920007002）——基于多频段信息融合的直升机低空障碍物探测与识别技术；
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直升机以其低空飞行、灵活运作的性能被广泛应用于军事和民用领域,由于低空飞行视场背景复杂,高压线缆不易观察,据USHST（The U.S.Helicopter Safety Team,美国直升机安全团队）的一份分析直升机低空飞行风险报告显示,因高压线缆障碍物引起的事故占所有直升机飞行事故的16%左右,在这些事故中,机毁人亡事故比例达到17%[1]。因此,高压线检测研究对于直升机飞行安全具有重要意义。随着信息融合技术的不断发展,利用信息融合技术和多源图像处理技术,可以很大程度上拓宽系统检测的时空范围,提高高压线检测算法的精确性。本文从天空背景分割、塔架识别、高压线检测以及视场范围内高压线双目测距四个方面研究天空背景下基于可见光/红外图像的高压线检测。论文主要工作与创新点包括:1.在天空背景高压线检测中,为解决天空区域漏检和天空边界线误检问题,设计一种高压线背景天空区域分割算法。该方法首先基于能量函数检测边缘,然后根据区域之间的相似度距离分类出天空区域,最后基于k均值聚类算法进行天空边界线修正。实验证明该方法提高了天空背景分割的准确性,可以得到边缘细节清晰、区域完整的天空背景。2.为了提高塔架检测算法的通用性,针对不同类型的高压塔架检测提出一种基于骨架相似描述子（SLD,Skeleton-Like Descriptors）的塔架检测算法。结合塔架形态学骨架特征,得到形状类似的高压塔架的骨架相似描述子,并用穿线法对骨架相似描述子进行字符判别。通过实测数据验证,该方法提高了塔架检测的通用性和计算效率,为高压线检测缩小了感兴趣区域。3.针对多组具有弧度的高压线提取完整性问题,提出一种基于有限元的高压线段对提取算法。将有限元线段对基于共向性、投射重叠性以及局部间距不变性三个性能实现分段高压线目标的准确提取,再运用线段贡献准则完成具有弧度的高压线提取。并对多源传感器的高压线检测结果进行融合。实验结果表明该方法能较好提取有弧度的高压线。4.为了实现视场内高压线测距告警,提出一种基于双目视差测距的高压线粗测距方法。将高压线在双目图像中的边缘端点中心像素近似为同名像点,基于近似同名像点视差得到最小视距。进一步对可见光双目和红外双目测距进行融合,实现视场范围内高压线的粗测距。实验结果验证了所提方法的有效性。
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