[发明专利]一种基于航拍图像的输电线路绝缘子目标识别方法

权利要求书

1.一种基于航拍图像的输电线路绝缘子目标识别方法，包括下列步骤：

第一步，准备数据集

(1)通过无人机拍摄不同环境的输电线路绝缘子数据集，且每个图片是由陶瓷绝缘子、复合绝缘子、玻璃绝缘子一种或几种组合而成，确定训练数据集和测试数据集；

(2)准备绝缘子目标检测的标签数据：每张绝缘子图片中绝缘子的位置和旋转方向不同，考虑到本算法训练需要带旋转角度的Ground Truths，重新设计标记软件，标记软件采用多边形的标记方式，生成标记文件，内部利用最小外接矩形，计算出多边形的最小外接矩形

第二步，分别提取绝缘子图片的片段特征和链接特征

(1)提取航拍图像的绝缘子片段特征；

(2)以识别网络VGG16作为网络的主要骨干，并将VGG16的最后两个全连接层改成卷积层，同时在后面额外添加4个卷积层，利用这些卷积层提取深层次绝缘子特征图；

(3)添加额外的增强网络即特征金字塔网络；增加网络的多特征融合能力，将高层次网络特征和低层次网络特征融合起来，增强网络的表达能力，将融合得到的特征映射图来做检测预测；

(4)对于片段特征，网络最终输出维度为7的预测值包括2个置信参数和5个偏置参数；

(5)提取绝缘子片段之间的链接特征：通过卷积来产生片段和八邻域之间的链接特征，每个邻域两个参数，表示置信分数；针对不同卷积层之间的链接特征，检测当前卷积层和上一层卷积层的四邻域关系，最终网络输出为层内片段的八邻域链接特征置信参数16个和跨层片段的四邻域链接特征置信参数8个；

第三步，融合片段特征和链接特征

(1)将检测到的绝缘子片段特征和链接特征建立成图模型，利用深度优先搜索算法(DFS)找到连通分量，每个连通分量为包括一系列同一行片段特征的集合；

(2)利用最小二乘法线性回归得到一条回归线段，然后利用回归得到线段的起点和终点计算出识别区域的中心坐标；

(3)求解片段的平均高度和平均偏置角度作为识别区的高度和偏置角度，最后求解出最远的片段之间的距离即为宽度，得到目标识别区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用最小外接矩形，计算出多边形的最小外接矩形，方法为：

a.求凸包，采用Graham扫描法找出多边形的凸包；

求最小外接矩形，对于多边形P的一个外接矩形存在一条边与原多边形的边共线，利用多条切线，其中一条与多边形一条边重合，确定外接矩形，方法为：利用枚举每一条边，求出对面最远的点，以及最两边的点，最终求解出最小外接矩形。