当前我国电网覆盖总体国土面积的88%，供电人口超过11亿人。将智能方式应用于复杂危险地形下的电网巡线，可以降低劳动作业人员的劳动强度以及危险系数，大幅度缩短巡线时间，提高我国电网的野外抢修速度。如今“无人机巡线为主，人工巡线为辅”已经成为我国输电线路巡线的重要方式。本文研究了在复杂的背景下，航拍图像上输电线路导线识别提取方法。
1 输电线路图像增强
对于无人机航拍输电线得到的图像，很多因素会导致图像出现失真或其他情况，所有我们在对图像进行直线提取之前，需要对图像进行图像增强，其中最常用的方法为灰度变换。灰度变化中，我们也可以分为线性变换、分段线性变换和非线性变换[1]。
线性变换
线性变换中最常用的就是对图片进行亮度处理，直接增加或减少图像亮度。还存在另一种方法，就是对图像进行取反。
分段线性变换
灰度变换都是以一定的函数映射为基础，分段线性变换，即变换的函数映射为特殊线性函数，这个函数的表达式如式（1）所示：
在分段线性变换中，可以将图像较暗区域，发生明显的变换，便于对图像中不明显区域的识别。
2 边缘检测
边缘检测就是从图像中找到边缘的位置并确定边缘的方向，即对连续图像梯度的局部最大值和方向进行求值。对于连续图像，想要得到它的局部最大值，需要在它方向导数的边缘（法线）方向上进行求导[2]。
为准确识别输电线路，对边缘进行检测，我们选取三个典型边缘检测算子进行研究，分别为Sobel算子、Roberts算子、Canny算子。
Sobel算子
Sobel算子在处理过程中，从两个方向对图像进行处理，并采用城市距离。根据特点计算出图像中除边界外每个点的梯度大小，将每个点的梯度大小与预先设定的阈值进行比较，大于设定阈值的像素保留，即可确定图像的边缘。
Roberts算子
Roberts算子是一种以对角线相邻像素之差为基础的算子，这种算子利用局部差分寻找图像边缘。
Canny算子
Canny算子，实际上就是先用一个准高斯函数，对其进行平滑处理以去除噪声，然后以带方向的一阶微分算子计算梯度的幅值和方向。
图1 三种边缘检测算子对比
对三种算子分别进行比较分析，结果如图1所示。Sobel算子对图像中干扰较少的输电线检测较为准确，但是对于图像中较细的输电线，则无法对其进行准确识别；当图像背景中出现云彩等干扰物时，会对输电线的识别产生影响，使其出现错误。Roberts算子可以识别图像中的物体边缘，但是与Sobel算子相比，识别不够准确。Canny算子与其他算子相比，检测结果更为精准和优越。因此选用Canny算子为本次实验的主要算子。
3. Hough变换法
Hough变换[3]就是将待处理图像中使用直角坐标系表示复杂的边缘特征信息，利用共线和直线相交的关系，转化为极坐标空间中的点。应用Hough变换识别输电线路，形成离散型的Hough空间，最后形成标记输电线路的图像。为使实验结果更加准确，选取存在杆塔影响的图像，仿真结果如图2所示。
图2 经Hough变换后识别输电线路
图2可以表明，在图像中，若输电线路相互间间距较小，每股线路在图像中显示较为清晰，应用Hough变换后，对输电线路的识别更为准确。
4 结论
利用无人机巡线并对得到的图像进行数字处理，对识别输电线路有着得天独厚的优势。本文主要研究了三种边缘检测算子，并运用Hough变换进行直线提取。结果表明在不同环境中应选择不同类型的检测算子。复杂环境中，Canny算子的检测结构要比其他算子更加准确。大部分输电线路可以应用Hough变换被完整的识别提取出来。
参考文献
[1]阮秋琦.数字图像处理基础[M].北京:清华大学出版社,2010
[2]李学鹏,全玉生,黄徐,等.数学形态学用于高压直流输电线路行波保护的探讨[J]. 电力系统保护与控制, 2006, 34(5): 5–9.
[3]黄东芳,胡桂明,周杨.基于一种改进的Hough变换的输电线提取与识别[J].计算技术与自动化,2016,35(3):50-53.
作者简介：毛佳琪（1996-），女，汉族，硕士研究生，主要从事遥感图像处理、识别方面的研究。