输电线防外破智能视频预警系统算法研究

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随着我国经济高速发展,用电量增长,输电线路铺设量增大,输电线路被外力破坏的事故越来越多。对于此类事故,传统人工预警耗费人力物力高、漏报率高、预报难以保障及时性。现有自动预警装置易受干扰、误报率高。因此,研究一种自动、稳定且实时性强的防外破预警系统意义重大。近年来,国内计算机视觉技术崛起,人们开始研究输电线防外破智能视频预警系统。在输电线路被外力破坏的事故原因中,吊车的吊臂碰线发生率高,并且危害大,所以本文针对吊臂入侵输电线的预警进行深入研究。本文研究了图像预处理、特征提取、运动目标检测、识别、跟踪以及双目立体视觉等技术,分析了预警系统需求,提出了功能设计方案。本文基于实验,分析了现有算法的不足,并提出以下改进:(1)采用基于霍夫直线的输电线检测算法,为输电线与吊臂测距预警算法打好基础。(2)通过研究光流法、帧差法以及背景减除法等运动目标检测算法,对比算法优缺点,采用融合改进五帧差分与单高斯背景建模的目标检测算法。(3)通过深入研究Mean Shift跟踪算法和吊臂几何特征,提出基于SIFT特征点尺度方向自适应的万向矩形框作为跟踪框,对Cam Shift跟踪算法进行改进,从而改善了现有算法跟踪框含大量背景像素点和矩形框尺度方向无法随吊臂自适应调整的问题。(4)通过对双目立体理论和吊臂碰线特征展开深入研究,提出基于极线校正、融合异面直线公垂距离与点到直线距离的输电线与吊臂测距算法,改善了现有系统测距预警算法测距误差大、碰触盲区多等问题。通过实验证明,输电线检测算法可检测室外输电线,可用于测距预警,算法可行且有效;改进目标检测算法既提高检测效率也提升检测效果;改进跟踪算法的跟踪框能随吊臂尺度方向自适应调整,提高了跟踪准确度;改进测距算法提升测距准确度和报警准确率,大大降低漏报率。通过与现有系统联调对比,统计其准确率、误报率和漏报率等性能指标,验证了本系统的实用性与优越性。
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