论文部分内容阅读
摘要：随着科学技术的不断发展，高压输电线路的巡检工作已经开始逐渐脱离人工，采取更为先进的无人机巡航。通过对无人机拍摄的画面进行分析，能够判断输电线路是否存在故障，利用图像处理技术对无人机拍摄的画面进行处理，能够有效的弥补以往传统高压输电线路巡航工作中存在的不足。本文通过对当前国内外无人机发展情况分析作为切入点，研究其在无人机电力线路巡检中的重要作用。
关键词：图像处理;无人机;巡检
引言：目前，无人机已经在电力线路巡检中得到了普及，通过研究无人机的传输信息，能够有效的了解线路的运行情况，以便能够及时发现其故障，从而在第一时间进行解决，避免影响其他正常运作的线路。高压输电线路对于居民生产生活的重要性不言而喻，如果其出现故障，将会造成大范围的断电，对人们的生活产生很大的影响，所以，为了能够保障输电线路的稳定，就需要对其按时进行故障排查，能够在问题发生的第一时间将其解决，避免由于线路故障而引发的一系列问题。无人机巡检能够最大限度保障线路的稳定性，以保障居民的正常用电，利用图像处理技术的无人机巡检更是成为了我国今后巡检行业的发展趋势[1]。
1.目前国内外电力线路无人机巡航的发展现状
无人机顾名思义是利用无线遥控装置对其内部系统进行操控的一种设备。无人机传递信息的主要方式就是图像处理，部分西方的发达国家在很早以前就开始使用无人机进行高压输电线路的巡航工作。我国由于技术水平较为落后，在二十世纪八十年代才开始逐渐引进无人机电路巡航，但是由于无人机的高效性与安全性，我国各大电力企业对其接受度非常高，因此其发展速度呈现稳步上升的趋势。无人机技术涉及到多门学科，其中以图像处理为主，现今我国高压输电线路的巡航工作已经全部被无人机代替，但是由于我国在这方面起步较晚，因此在技术研发上仍旧处于初期，而西方发达国家的无人机技术已经开始着重研究图像处理。因此，我国需要加快在无人机技术上研发速度[2]。
2.影响图像处理技术在实际应用中的因素
许多外因与内因都会影响到图像处理技术在实际中的应用，将会对电路巡航工作的质量与效率产生不利影响，分析其中的影响因素，主要有以下几个方面：
其一，外界环境的变化、光照强度、树林带等障碍物较多的区域，这些都会对电力线路的巡检工作造成不可避免的影响，使得无人机传输的影响复杂度提高，从而对图像处理产生干扰，影响正常的处理结果，在复杂环境下对于图像处理技术的要求也相对较高[3]。
其二，噪声。无人机在进行电力线路巡检时，将会被图像噪声所影响，图像内会产生高斯噪声或者椒盐噪声等，对无人机电力线路巡检工作造成严重影响。
其三，运动模糊，由于无人机在成像过程中，会受到飞行速度、震动等方面的影响，从而产生运动模糊。
其四，几何失真，由于无人机在进行电力线路巡检过程中，飞行的速度姿势都会发生变化，就会导致拍摄到的图像失真或者变形，从而影响最后的结果分析。
其五，光学镜像。对光学系统而言，近轴区形成的理想像和远轴区形成的实际像之间存在偏差，这些像差会对图像质量造成严重影响，降低无人机检测电力器件时的正确率。
3.图像处理技术在无人巡检中的应用
3.1无人机巡检的必要性
无人机巡检相较于传统的人工巡检存在诸多优势，例如安全性更高、能够最大限度的解决成本、工作效率较高等等。由于我國国土辽阔，因此输电线路的分布也较为散乱，涵盖面非常大，因此有效的巡检工作是非常重要的。一般情况下，一个供电区域都是由多个小区域组成的，说白了就是一个小型的配电网。我国为了能够普及用电，在偏远地区会将电网建设在山坳内，由于这部分电网所处的环境较为恶劣，在运行过程中非常容易出现故障，但是由于位置偏远，工作人员无法对其进行实时管控，这时就能够体现出无人机巡检的优势。无人机在巡检时往往会比人工更加精细，数据间的误差性较小。因此，目前我国偏远地区的电力线路巡检工作需要以无人机为主，其安全性与功能性相对较高，能够有效的进行巡检[4]。
3.2图像预处理技术
通过对影响成像的原因进行分析，为了能够进一步的提升电力线路巡航工作的准确度，需要对无人机拍摄到的图像进行再次处理。
首先，对图像的亮度进行调整，在无人机采集到的图像信息较暗或者较亮时，会给图像处理带来一定的难度。所以，调整图像的亮度是处理图像中至关重要的一个环节。
1.调整线性，这一做法能够直接对图像的像素值进行调整，从而将需要明确的物体显现出来。
2.切换HSL色彩模式，这是一种最简单但是效果最差的处理方式，HSL色彩模式存在一个L分量，代表亮度，可以对其直接调整，但这种方法最大的缺点是效率低下。
3.色彩曲线，这一处理方法能够对图像进行分层调整，能够针对某一区域进行亮度处理。
其次，对图像的对比度进行调整，在保证亮度不发生变化的前提下，对明暗之间的差距进行调整。
最后，除去遮挡物，例如雾、雪、雨等因素的影响。在遇到雨雪天气的时候，图像的清晰度会不可避免的受到影响，因此就需要对其进行去除，以便呢过股显示出需要分析的线路。
3.3图像拼接技术
无人机在进行线路巡检时，摄像头的分辨率非常低，所以需要在同一时间段采集许多相似的图像进行对比拼接，用以提升其清晰度。为了能够更好的进行图像处理，可以将无人机采集到的图像进行拼接，以满足对于图像分辨率的需求。由于无人机在实际采集过程中会受到多方面因素的影响，因此会产生很多不确定的情况，图像拼接并不是简单的将各种图像直接进行处理，而是系统通过对图像的分析，选择其中可用的像素，然后通过参考一些像素中特征比较大的地方，将重叠的部分选取出来。这一技术所需时间较长，并且对于设备的要求较高。
4.图像处理技术在实际应用过程中遇到的问题
首先是光学形成的像差，无人机在进行电力线路巡检工作时，主要是通过拍摄的形式进行图像采集，拍摄成像中，远轴区产生的是实际像，近轴区产生的是理想像，二者成像存在一定偏差，进而影响最后的图像质量，导致检测准确性降低。辐射失真会对后期的图像处理产生不可避免的影响。
其次，飞行器振动也会对拍摄产生一定程度的影响，无人机是在飞行过程中进行拍摄工作的，因为最后的图像会受到无人机运动的影响，从而出现运动模糊。由于飞行器在运动过程中的速度、姿势的不同，还有传感器也存在一定程度的区别，因此就会导致无人机采集到的图像失真或者是变形。
最后就是外界环境的影响，这一因素是最复杂且对于图像处理影响最大的。
5.结语
高压输电线路是国家经济发展的重要组成部分，因此，需要做到高质量、高效率的电路巡检工作，如果高压输电线路出现问题，将会影响整个城市乃至铁路运输等方面的正常运作，严重影响到了人们的生产生活，为了能够保障整个电力系统的稳定性，就需要对图像处理技术进行更深一步的研究，将其在无人机巡检工作中的作用发挥到最大，从而推动我国电力事业的发展。
参考文献
[1]景晨.基于无人机平台和图像处理的水稻感染稻纵卷叶螟虫害自动识别技术[J].农业开发与装备，2018（11）：98-100.
[2]王佳. 基于图像处理的无人机姿态测量技术研究[D].南京航空航天大学，2018.
[3]钱金菊，韩正伟，易琳，向林，许志海.图像处理技术在无人机电力线路巡检中的应用[J].电子技术与软件工程，2017（15）：72-73.
[4]刘笃晋. 面向植被识别的无人机图像处理关键技术研究[D].成都理工大学，2016.
关键词：图像处理;无人机;巡检
引言：目前，无人机已经在电力线路巡检中得到了普及，通过研究无人机的传输信息，能够有效的了解线路的运行情况，以便能够及时发现其故障，从而在第一时间进行解决，避免影响其他正常运作的线路。高压输电线路对于居民生产生活的重要性不言而喻，如果其出现故障，将会造成大范围的断电，对人们的生活产生很大的影响，所以，为了能够保障输电线路的稳定，就需要对其按时进行故障排查，能够在问题发生的第一时间将其解决，避免由于线路故障而引发的一系列问题。无人机巡检能够最大限度保障线路的稳定性，以保障居民的正常用电，利用图像处理技术的无人机巡检更是成为了我国今后巡检行业的发展趋势[1]。
1.目前国内外电力线路无人机巡航的发展现状
无人机顾名思义是利用无线遥控装置对其内部系统进行操控的一种设备。无人机传递信息的主要方式就是图像处理，部分西方的发达国家在很早以前就开始使用无人机进行高压输电线路的巡航工作。我国由于技术水平较为落后，在二十世纪八十年代才开始逐渐引进无人机电路巡航，但是由于无人机的高效性与安全性，我国各大电力企业对其接受度非常高，因此其发展速度呈现稳步上升的趋势。无人机技术涉及到多门学科，其中以图像处理为主，现今我国高压输电线路的巡航工作已经全部被无人机代替，但是由于我国在这方面起步较晚，因此在技术研发上仍旧处于初期，而西方发达国家的无人机技术已经开始着重研究图像处理。因此，我国需要加快在无人机技术上研发速度[2]。
2.影响图像处理技术在实际应用中的因素
许多外因与内因都会影响到图像处理技术在实际中的应用，将会对电路巡航工作的质量与效率产生不利影响，分析其中的影响因素，主要有以下几个方面：
其一，外界环境的变化、光照强度、树林带等障碍物较多的区域，这些都会对电力线路的巡检工作造成不可避免的影响，使得无人机传输的影响复杂度提高，从而对图像处理产生干扰，影响正常的处理结果，在复杂环境下对于图像处理技术的要求也相对较高[3]。
其二，噪声。无人机在进行电力线路巡检时，将会被图像噪声所影响，图像内会产生高斯噪声或者椒盐噪声等，对无人机电力线路巡检工作造成严重影响。
其三，运动模糊，由于无人机在成像过程中，会受到飞行速度、震动等方面的影响，从而产生运动模糊。
其四，几何失真，由于无人机在进行电力线路巡检过程中，飞行的速度姿势都会发生变化，就会导致拍摄到的图像失真或者变形，从而影响最后的结果分析。
其五，光学镜像。对光学系统而言，近轴区形成的理想像和远轴区形成的实际像之间存在偏差，这些像差会对图像质量造成严重影响，降低无人机检测电力器件时的正确率。
3.图像处理技术在无人巡检中的应用
3.1无人机巡检的必要性
无人机巡检相较于传统的人工巡检存在诸多优势，例如安全性更高、能够最大限度的解决成本、工作效率较高等等。由于我國国土辽阔，因此输电线路的分布也较为散乱，涵盖面非常大，因此有效的巡检工作是非常重要的。一般情况下，一个供电区域都是由多个小区域组成的，说白了就是一个小型的配电网。我国为了能够普及用电，在偏远地区会将电网建设在山坳内，由于这部分电网所处的环境较为恶劣，在运行过程中非常容易出现故障，但是由于位置偏远，工作人员无法对其进行实时管控，这时就能够体现出无人机巡检的优势。无人机在巡检时往往会比人工更加精细，数据间的误差性较小。因此，目前我国偏远地区的电力线路巡检工作需要以无人机为主，其安全性与功能性相对较高，能够有效的进行巡检[4]。
3.2图像预处理技术
通过对影响成像的原因进行分析，为了能够进一步的提升电力线路巡航工作的准确度，需要对无人机拍摄到的图像进行再次处理。
首先，对图像的亮度进行调整，在无人机采集到的图像信息较暗或者较亮时，会给图像处理带来一定的难度。所以，调整图像的亮度是处理图像中至关重要的一个环节。
1.调整线性，这一做法能够直接对图像的像素值进行调整，从而将需要明确的物体显现出来。
2.切换HSL色彩模式，这是一种最简单但是效果最差的处理方式，HSL色彩模式存在一个L分量，代表亮度，可以对其直接调整，但这种方法最大的缺点是效率低下。
3.色彩曲线，这一处理方法能够对图像进行分层调整，能够针对某一区域进行亮度处理。
其次，对图像的对比度进行调整，在保证亮度不发生变化的前提下，对明暗之间的差距进行调整。
最后，除去遮挡物，例如雾、雪、雨等因素的影响。在遇到雨雪天气的时候，图像的清晰度会不可避免的受到影响，因此就需要对其进行去除，以便呢过股显示出需要分析的线路。
3.3图像拼接技术
无人机在进行线路巡检时，摄像头的分辨率非常低，所以需要在同一时间段采集许多相似的图像进行对比拼接，用以提升其清晰度。为了能够更好的进行图像处理，可以将无人机采集到的图像进行拼接，以满足对于图像分辨率的需求。由于无人机在实际采集过程中会受到多方面因素的影响，因此会产生很多不确定的情况，图像拼接并不是简单的将各种图像直接进行处理，而是系统通过对图像的分析，选择其中可用的像素，然后通过参考一些像素中特征比较大的地方，将重叠的部分选取出来。这一技术所需时间较长，并且对于设备的要求较高。
4.图像处理技术在实际应用过程中遇到的问题
首先是光学形成的像差，无人机在进行电力线路巡检工作时，主要是通过拍摄的形式进行图像采集，拍摄成像中，远轴区产生的是实际像，近轴区产生的是理想像，二者成像存在一定偏差，进而影响最后的图像质量，导致检测准确性降低。辐射失真会对后期的图像处理产生不可避免的影响。
其次，飞行器振动也会对拍摄产生一定程度的影响，无人机是在飞行过程中进行拍摄工作的，因为最后的图像会受到无人机运动的影响，从而出现运动模糊。由于飞行器在运动过程中的速度、姿势的不同，还有传感器也存在一定程度的区别，因此就会导致无人机采集到的图像失真或者是变形。
最后就是外界环境的影响，这一因素是最复杂且对于图像处理影响最大的。
5.结语
高压输电线路是国家经济发展的重要组成部分，因此，需要做到高质量、高效率的电路巡检工作，如果高压输电线路出现问题，将会影响整个城市乃至铁路运输等方面的正常运作，严重影响到了人们的生产生活，为了能够保障整个电力系统的稳定性，就需要对图像处理技术进行更深一步的研究，将其在无人机巡检工作中的作用发挥到最大，从而推动我国电力事业的发展。
参考文献
[1]景晨.基于无人机平台和图像处理的水稻感染稻纵卷叶螟虫害自动识别技术[J].农业开发与装备，2018（11）：98-100.
[2]王佳. 基于图像处理的无人机姿态测量技术研究[D].南京航空航天大学，2018.
[3]钱金菊，韩正伟，易琳，向林，许志海.图像处理技术在无人机电力线路巡检中的应用[J].电子技术与软件工程，2017（15）：72-73.
[4]刘笃晋. 面向植被识别的无人机图像处理关键技术研究[D].成都理工大学，2016.