复杂背景下航拍图像的电力线自动提取算法

无人机对电力线巡检的关键问题是如何从复杂背景的航拍图像中准确地提取电力线。本文提出了一种基于二维变分模态分解 (2D-VMD) 提取电力线的新算法。首先对原始航拍图像进行预处理,加快数据处理速度;然后采用2D-VMD算法对预处理后的图像进行分解,通过改进后的点锐度算法,选取带有电力线特征的IMF分量图,并利用Roberts算子进行边缘检测;最后利用形态学改进的Hough变换,完成对电力线的提取。试验结果表明,本文方法比传统的Canny算子结合Hough变换方法、LSD方法、Roberts 算法结合形态学改进的Hough变换方法更具精确性、抗噪性、自动化。     

背景复杂下航拍图像的电力线识别算法

如何从具有复杂背景的无人机航拍图像中完整准确地识别出电力线已成为电力线无人巡检的关键问题之一。本文通过分析航拍图像中电力线的特征,提出了一种复杂背景下电力线检测和识别的新算法。首先对原始图像进行直方图均衡化处理,改善图像的对比度;然后使用由LoG算子改进的边缘绘图-参数自由（EDPF）算法对航拍图像进行边缘检测,滤除背景噪声,并检测出电力线边缘;最后利用Radon变换和先验知识完整提取出图像中的电力线。试验结果表明,本文方法比传统的Canny算子与Hough变换的结合方法、LSD算法的识别准确率更高,识别效果更完整,稳健性更好。     

基于改进Hough变换的电力线提取

根据电力线在无人机航拍影像数据中的成像特征,提出了一种在复杂的地理环境背景下电力线自动提取的方法。首先利用Canny算法检测提取整张影像图中的边缘轮廓信息,然后利用改进的Hough变换从边缘轮廓信息中提取直线段,对检测出现断裂与欠链接的直线进行链接与拟合;利用K-mean聚类算法根据线段的长度进行分类。最后根据电力线的特性,检测提取完整的电力线。经过多次试验证明该方法可以有效的在复杂的地理环境中提取电力线。     

基于实例分割模型的建筑物自动提取

传统的遥感影像目标提取方法大多采用目视解译或基于像素信息进行处理,难以适用于高分辨率影像中的复杂场景。而现有的卷积神经网络语义分割模型,由于难以达到较高的精度会出现提取目标粘连的情况。针对该问题,本文对实例分割模型Mask R-CNN进行改进,提出了一种高效、准确的高分辨率遥感影像建筑物提取算法。首先,在Mask R-CNN原有的特征提取部分每个层级的特征图后再增加一层卷积操作,以降低上采样造成的混叠效应;然后,在原有掩膜预测结构的基础上增加一个分支,改善掩膜预测的效果;最后,将改进后的网络在建筑物数据集上进行训练。结果表明,本文方法能够准确独立预测每个建筑物顶部,没有目标粘连情况,且mAP值较Mask R-CNN有所提高,能够有效实现遥感影像建筑物精细化提取。     

基于机载LiDAR点云的电力线提取与三维重建

为了解决地形复杂、点云密度不均匀的输电线机载激光雷达(LiDAR)点云电力线提取精度低的问题，本文根据电力线点的空间分布特征设计与实现了一套电力线提取与三维重建方法。首先，使用改进曲面拟合滤波算法与形态学开运算实现地面点、低矮植被点等的滤除；其次，以滤波处理得到点云数据为数据源，利用电力线点维度特征实现电力线点粗提取并利用密度聚类算法进行单根电力线精提取；最后，基于单根电力线提取结果进行电力线三维重建。为了对本文提出电力线提取与重建方法进行检验，使用宁波市某高压交流输变电工程中部分实测机载LiDAR点云数据进行实验，结果表明，本文方法提取28根电力线结果误差率均在0.04%以内，验证了本文方法的可靠性与实用性。     

基于GA-SIFT算法的无人机航拍图像实时拼接

为实现无人机航拍图像的实时拼接,本文深入研究了无人机航拍图像拼接中的关键技术,提出了一种基于遗传算法优化的图像拼接算法。首先利用SIFT算法提取图像的特征点,在特征点粗匹配过程中,采用欧氏距离作为相似度测量,利用遗传算法的并行性优化特征点匹配性能;然后使用RANSAC算法去除误匹配点对并获得转换矩阵,从而完成图像拼接。试验结果表明,采用遗传算法进行特征匹配,可大大降低匹配时间,匹配时间与特征点数量成正比;同时提高了匹配精度,进而提高了图像拼接的实时性和稳健性。     

一种基于无人机位姿信息的航拍图像拼接方法

针对现有航拍图像拼接方法处理速度较慢的问题,提出一种基于无人机位姿信息的快速拼接方法。首先从机载GPS和惯性导航单元获得无人机航拍时的坐标和姿态角,根据每一幅航拍图像对应的无人机坐标和姿态角计算它们之间的单应变换矩阵,实现航拍图像之间的快速配准。然后通过单应变换矩阵的运算得到拼接图像之间的配准,最后完成多幅图像的拼接得到整个区域的全景图。试验结果证明该方法快速有效。     

一种基于改进实例分割模型的路面裂缝检测方法

为了解决现有裂缝识别算法准确度不高、检测与分割任务不能同时进行等问题,提出了一种基于改进型Mask R-CNN模型的路面裂缝识别方法。首先,建立裂缝数据集并进行标注,然后使用Mask R-CNN模型对裂缝数据集进行训练和测试,并对模型中锚点的长宽比进行调整,实现在裂缝定位的同时对生成的检测框内的裂缝像素进行分割;其次,针对Mask R-CNN模型生成的裂缝检测框不精准的问题,设计了C-Mask R-CNN多阈值检测方法,通过结合级联不同阈值的检测器来提高候选框质量,实现高阈值检测下的裂缝精准定位;最后,对改进后的模型进行一系列的优化参数和实验对比,并验证所提模型的有效性。实验结果表明,C-Mask R-CNN模型检测部分的平均准确率均值（mean average precision,mAP）达到0.954,与改进前模型相比提升了9.7%,分割部分的mAP达到0.935,与改进前相比提升了13.0%,识别效果较好。综上所述,C-Mask R-CNN模型可以较为完整地对裂缝进行定位及提取,识别精度较高。     

高光谱遥感图像的端元递进提取算法

针对高光谱遥感图像中可能并不存在图像端元这一问题,试探的提出一种基于线性混合模型下对初步提取的最近似于端元的像元进行再分析的端元提取算法,即高光谱遥感图像的端元递进提取算法.首先针对3个端元线性混合的图像进行提取,在图像中找到最大近似于端元的像元,利用凸面单形体的几何性质,找出初步提取像元附近位于图像端元构成的凸面单形体边界上的像元,通过计算图像端元在边界像元中的含量,应用线性反解提取出图像端元.模拟图像中的初步结果表明在不存在图像端元的图像中,该算法可以有效的提取3个端元,应用于实际Hyperion图像取得了较好的实验效果.     

基于LSD算法的无人机影像电力线提取方法

根据无人机影像电力线的特征,利用LSD算法实现了电力线的自动提取。首先使用各向同性的Sobel算子对特征区域进行图像增强,再使用LSD算法进行线段提取,然后通过线段合并和线段拟合过滤线段集合,最后使用K均值算法进行聚类,筛选得到最终电力线结果。采用多种地物背景下的电力线影像进行实验,结果表明,该方法能提取完整的电力线,稳健性强,对电力巡线具有较大的实际意义。     

一种高效的建筑物直线特征提取算法

随着遥感卫星的发射,国内影像处理事业逐渐被人们重视。高效、快速地对遥感及航测影像进行特征提取成为当前研究的热点。本次实验采用辽宁科技大学1∶2 000航拍影像图,针对教学用地建筑物直线提取中绿色植被和道路的影响,提出了一种新的直线提取算法。实验将直线拟合和Hough变换结合并进行改进,对实验结果进行对比,分析改进前后效果。实验结果表明:该方法能很好地适应复杂地形下建筑物的直线特征提取,提取速度快,有效地解决了教学用地中道路和绿色植被对建筑物直线提取的影响问题。     

激光雷达点云电力线自动提取算法

针对当前电力线提取方法自动化程度和精度不高的问题,本文从点云数据的空间分布特征出发,提出了一种高效的电力线自动提取方法.首先基于自然裂点法,将点云数据按高程分类后去除地面点;然后对数据进行空间划分,基于子空间的点密度及空间结构特征的差异化,利用地物分割算法去除电塔点和残留的植被点;最后利用基于欧氏距离分割的电力线自动检...     

激光点云输电线精细提取的残差聚类法

针对输电线点云数据中存在缺失、噪声等复杂环境,提出了一种基于模型残差聚类的激光点云电力线精细提取方法。首先根据归一化高程阈值分割去除近地面点,在此基础上,采用自适应维度特征和方向特征粗提取电力线点;然后以抛物线模型为约束条件,采用改进的建模方法,确定模型残差并对其进行密度聚类,根据聚类结果实现单根电力线精细提取;最后讨论了关键参数的选择对提取结果的影响。两景实测数据试验表明:该方法能快速实现点云部分缺失、噪声干扰等复杂环境下的电力线精细提取,无须电力线数目、点云密度等先验知识,对不同类型分裂导线提取均具有很好的适用性。单根电力线提取准确率达99.17%以上,模型误差最大值为0.167 m,中误差最大值为0.079 m。     

Automatic Extraction of Power Lines From Aerial Images

There has been little investigation for the automatic extraction of power lines from aerial images due to the low resolution of aerial images in the past decades. With increasing aerial photogrammetric technology and sensor technology, it is possible for photogrammetrists to monitor the status of power lines. This letter analyzes the property of imaged power lines and presents an algorithm to automatically extract the power line from aerial images acquired by an aerial digital camera onboard a helicopter. This algorithm first uses a Radon transform to extract line segments of the power line, then uses the grouping method to link each segment, and finally applies the Kalman filter technology to connect the segments into an entire line. We compared our algorithm with the line mask detector method and the ratio line detector, and evaluated their performances. The experimental results demonstrated that our algorithm can successfully extract the power lines from aerial images regardless of background complexity. This presented method has successfully been applied in China National 863 project for power line surveillance, 3-D reconstruction, and modeling.     

ROOF BOUNDARY EXTRACTION USING MULTIPLE IMAGES

Urban area building extraction is one of the most challenging problems in photogrammetry. Well-extracted buildings are needed for a variety of applications, such as cartography, building GIS databases for cities, and urban planning. This paper presents a new technique to extract 3D building wire-frames using a robust multi-image line-matching algorithm. Although one pair of images is adequate to find the 3D position of two visibly corresponding image features, it is not sufficient to solve the general building extraction problem due to obscured parts in the building. Four images are used in this research to extract the building wire-frames. First the images are segmented into regions. Regions are then classified into roof regions and non-roof regions based on their size, shape, and intensity values. The roof region boundary pixels are located and used to find the region perimeters. Region correspondence is solved in a pair-wise mode over all images using the epipolar constraint, region size, region shape, and region intensity values. Image lines within the corresponding regions are matched over all images simultaneously by first creating a plane for each region line. Planes are then intersected simultaneously and geometric consistency is used to determine acceptance or rejection. Results with high overlap and sidelap aerial images are presented and evaluated. The results show the completeness and accuracy that this method can provide for extracting complex urban buildings. The average coordinate accuracy is about 0·8 m using 1:4000 scale aerial photographs scanned at 30 μ m. Six buildings were examined; the line detection rate is 98%.     

基于几何约束与局部描述的航空影像直线匹配

针对航空影像场景复杂,干扰直线匹配的不确定因素较多的问题,本文提出了基于几何编组与局部均值标准差直线描述符(MSLD)的直线匹配算法。首先,利用直线检测器(LSD)获得影像的直线特征信息,将直线与直线间的几何特征作为约束条件进行编组,获得两幅航空影像的直线对;其次,运用核线约束确定候选直线对,并依次构建参考与候选直线对的支持区域,利用仿射不变性统一支持区域的大小,借助MSLD进行直线对外观的局部描述;然后,结合欧氏距离与最邻近比值计算航空影像中直线描述符间的相似性,进而确定匹配结果;最后,结合共线约束完成对匹配结果的检核,获取精确的同名直线。试验选择不同场景类型变换下的航空影像数据,结果证明了本文算法可以较好地应对航空影像直线匹配效果不佳的现象。     

机载激光点云数据中电力线自动提取方法

提出了一种从机载激光点云数据中自动提取电力线的方法。首先利用顾及地形起伏特征的机载激光点云自动滤波方法移除地面点,利用维数特征以及方向特征自非地面点中分割获得电力线激光点云;然后对获取的电力线点采用二维霍夫变换和最小二乘拟合的方法求取每条电力线的中心线方程,根据中心线方程求取每条电力线上的激光点完成单电力线目标提取,并考虑了电力线在水平投影面内重叠时的情况;最后根据分块质心解算方法生成每条电力线上的三维节点,输出电力线矢量。采用实际线路巡检实验采集的机载激光点云数据进行实验,实验结果表明,该方法能从机载激光点云数据中提取出完整的电力线,并具有较好的鲁棒性,对电力巡线具有一定的实际意义。     

利用LiDAR点云强度的十字剖分线法道路提取

由于道路与地面在空间上表现相近,因此,仅用空间坐标无法从LiDAR数据中直接提取道路。机载激光扫描系统在获取对象三维信息的同时,也记录了激光经由反射的强度信息,因此能从空间坐标和辐射两个方面表现地物的特性。结合这两种相对独立的信息在激光扫描数据中进行道路提取,提高了提取结果的稳定性。首先利用激光扫描数据的高程滤波去除非地面点;再通过强度信息进行阈值分割得到包含干扰的初始道路区域;然后,利用两组十字剖分线检测初始区域在4个方向的狭长性与宽度一致性,使得狭长状、区域宽度较一致的道路区域同干扰区域具有不同的权值,从而提取真正的道路区域;最终通过对道路区域的细化和平滑,得到道路中心线。实验表明,该方法能够较好地在LiDAR数据中提取出道路并得到道路中心线。     

LiDAR点云数据的电力线3维重建

利用LiDAR数据进行电力设施提取与建模可以克服传统工程测量电力巡线工作量大,危险性高,效率低下等缺点,但现有的电力线提取研究主要集中在电力线的分离与提取,并且拟合的精度不高。针对此问题本文提出了一种精度较高的电力线拟合方法。首先,根据电力线两端悬挂、中间自然下垂的特点,求解电力线拟合的最佳几何模型;然后,通过电力线的走向和端点,建立电力线拟合的最佳平面坐标系;最后,采用基于二次多项式限制的最小二乘法拟合电力线,解算出最优参数,生成最终电力线模型。对真实数据的处理和精度评价表明,本文方法不仅能够实现电力线的快速3维重建,而且能够达到较高的拟合精度。