[发明专利]一种基于图像的覆冰检测和厚度估计方法

权利要求书

1.一种基于图像的覆冰检测和厚度估计方法，其特征在于：

A、利用架设好的摄像头获取一张没有冰雪覆盖的输电线图像作为系统初始参考图像，并提取其边缘轮廓信息；同时，针对该信息，计算未覆冰输电线的上下边界轮廓在图像中的平均纵坐标值；

B、基于标定好的摄像头参数和输电线的实际直径，结合步骤A中得到的未覆冰输电线的上下边界平均纵坐标值，计算摄像头与输电线平面之间的距离；

C、根据输电线初始位置设置初始追踪区域；并实时追踪输电线的上下边缘区域，从而保证在输电线移动或因覆冰而下垂时也准确检测并分割出输电线轮廓边界；

D、在步骤C中追踪得到的当前帧追踪区域内结合位置及颜色提取边缘的二值化信息并寻找上下边缘轮廓；并计算当前帧的上下边界轮廓在图像中的平均纵坐标值；

E、结合摄像头标定参数和步骤D中得到的覆冰输电线边缘信息，估计覆冰厚度并判断是否覆冰。

2.根据权利要求1所述的覆冰检测和厚度估计方法，其特征在于：步骤A中：利用架设好的摄像头获取一张没有冰雪覆盖的输电线图像作为系统初始化参考图像，并提取其边缘轮廓信息；其中未覆冰的参考图像可以对未覆冰的输电线直接拍照获得，也可以拍摄已覆冰的输电线图像，然后通过人为在图像上没有完全被冰雪覆盖的地方做标记来获得系统未覆冰区域参数。

3.根据权利要求1所述的覆冰检测和厚度估计方法，其特征在于：步骤A中，未覆冰输电线的上下边界轮廓在图像中的平均纵坐标值可由下面方法得到：

(1) 对初始参考图的边缘轮廓图进行二值化处理，即如果一个像素的边缘轮廓值大于一个阈值则设为1，否则设其为0；

(2) 对二值化以后的边缘轮廓图进行归类处理，即把互相连通在一起的非零像素归为同一类；

(3) 去除(2)中像素个数少于一定阈值的连通区域；同时，将剩下的每一个连通区像素在水平方向投影得到直方图，并去除直方图峰值小于一个阈值的连通区；

(4) 在(3)剩下的连通结果中，从图象顶部向下搜索，找到的第一个连通区，即为输电线的上边缘轮廓；同样，从图象底部向上搜索，找到的第一个连通区，即为输电线的下边缘轮廓；

(5) 根据(4)结果，由下式计算输电线上下边界轮廓在图像中的平均纵坐标值：

其中，y_u和y_l分别初始参考图像中未覆冰输电线上下边缘的平均纵坐标的值，i是初始参考图像中第i个像素，y_i是像素i在图像中的纵坐标，B_u和B_l分别是(4)中得到的对应上下边缘轮廓的连通区。

4.根据权利要求1所述的覆冰检测和厚度估计方法，其特征在于：步骤B中，摄像头与输电线平面之间的距离h可通过下面公式得到：

   

其中，D是输电线测得的实际直径，是摄像头的仰角，f是摄像头的焦距，和f 可由摄像头标定算法得到；y_u和y_l分别代表初始参考图像中未覆冰输电线上下边缘的平均纵坐标。