[发明专利]面向巡检无人机视觉导航的输电线路方向检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域和飞行器导航领域，特别涉及一种面向巡检无人机视觉导航的输电线路方向检测方法。

背景技术

无人机巡检输电线路是随着无人机技术成熟而在近年来发展起来的一项应用。为了掌握输电线路的运行状况及其周围环境的变化，发现设备潜在的故障因素及危及线路安全的隐患，无人机沿着输电线路飞行并用成像设备采集输电线路及杆塔图像。无人机通常用GPS导航，但是GPS导航是离散点导航，不能保证两个导航点之间的航线上无人机能够采集输电线路的图像。

采用视觉导航可以实现无人机近距离采集目标图像。视觉导航需要识别用于定位的特定对象，在无人机巡检输电线路的应用中则需要识别输电线路及其方向。在计算机视觉中，一般目标识别算法通常存在鲁棒性差的缺点，容易受到环境干扰，无法在室外环境使用。无人驾驶汽车是与无人机巡检输电线路相近的应用，其目标是控制汽车沿着道路行驶，其视觉导航的主要任务是检测道路的方向。通常道路上及其两侧存在指向道路方向的平行纹理，而这些纹理由于透视投影原理在图像上汇聚到一点，该点称为消逝点(vanishing point)。无人驾驶汽车视觉导航通过检测图像中的直线，用几何方法确定这些直线的交点就是消逝点。其中检测图像中的直线主要有两类方法：1)对图像做边缘检测，然后用霍夫变换(Hough transform)识别边缘的方向；2)用方向滤波器组(如Gabor滤波器组)确定每个像素的方向。

无人驾驶汽车的视觉导航技术不适用于输电线路巡检无人机，主要原因在于道路的特征与输电线路不同：1)无人驾驶汽车假设路面颜色均匀，并存在指向道路方向的平行纹理，这些纹理容易识别，但不一定连成直线(除了道路两端)；输电线路贯穿整幅图像，但背景复杂，电线所在的像素的纹理方向不一定是电线方向。2)无人驾驶汽车的摄像机采集远处图像，因此图像有明显的透视投影现象，道路纹理汇聚到消逝点；巡检无人机近距离采集目标图像，图像中输电线路平行，不存在消逝点。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向巡检无人机视觉导航的输电线路方向检测方法，该方法能够在复杂的图像背景中检测出输电线路的方向。

为实现上述目的，本发明提供了一种面向巡检无人机视觉导航的输电线路方向检测方法，包括以下步骤：

1)采集格式为RGB的彩色图像，并将所述RGB格式的彩色图像转换为CIE LAB格式的彩色图像；

2)计算所述CIE LAB格式的彩色图像中每个像素与所述输电线路的相似度S(0<S≤1)，并集合所述每个像素的相似度S得到相似度图S(x，y)；

3)将所述相似度图S(x，y)变换为直线空间图L(r，θ)；

4)根据所述直线空间图L(r，θ)计算所述输电线路方向的可能性D(θ)；

5)根据所述输电线路方向的可能性确定所述输电线路的方向。

上述技术方案中，所述步骤2)中计算所述每个像素与所述输电线路的相似度S的步骤为：

21)设所述CIE LAB格式的彩色图像中每个像素的点值为(L_p,a_p,b_p)，已知所述输电线路的像素点值为(L_e,a_e,b_e)；

其中，L_p，L_e为亮度值；a_p，a_e为第一颜色矢量值；b_p，b_e为第二颜色矢量值；

22)计算所述每个像素的点值和所述输电线路的像素点值的相似度S的步骤为: