CN112598865A - 一种电缆线路防外力破坏的监控方法及*** - Google Patents

一种电缆线路防外力破坏的监控方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电缆线路防外力破坏的监控方法及***，方法包括：采用热成像探测器获取目标区域的热成像图像；根据热成像图像判断是否有外来物进入目标区域；当判断有外来物进入目标区域，并且判断外来物中非生命体的图像面积超过设定的阈值时，启动摄像装置，获取外来物的实时视频；对视频帧中的外来物进行图像识别，当判断外来物包括工程机械设备时，发出第一告警信息。热成像技术克服了光线不足和雨雾天气干扰的问题，由于热成像探测器本身不发出任何类型辐射，功耗很小，并且本发明只有在探测到特定的目标物才启动视频监控，不需要持续的视频监控以及大量的图像处理计算。并且，热成像判断不需要具体识别出外来物，大大减小了***的计算量。

Description

一种电缆线路防外力破坏的监控方法及***
技术领域
本发明属于电缆线路监控技术领域，具体涉及一种电缆线路防外力破坏的监控方法及***。
背景技术
本发明主要针对的是受保护的重点、非生活区的电缆设施，这些电缆设施一旦遭偷挖盗窃、工程机械违规作业等外力破坏行为，将会导致跳闸故障，给生产和生活造成不便。
目前采取的防外力破坏措施主要包括：(1)工作人员定期巡线，对输电线路周边进行巡查、围划保护区范围、悬挂安全警告标示牌等。这种方式存在人员需求量大、人力成本高、人员到位无法监督；(2)架设网络摄像头，工作人员花费大量时间“盯着”监控中心的多个监控窗口，对视频数据进行分析；该方法同样需要消耗大量人力，并且夜间受光线弱影响，摄像头需要额外补光，消耗电池，同时由于外力破坏事件发生概率较小，长时间持续的视频监控以及***运算浪费了大量资源，也会产生大量无用的视频垃圾文件。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电缆线路防外力破坏的监控方法，以解决现有技术受光线不足和雨雾天气干扰、以及持续的视频监控和大量的图像处理计算浪费大量的资源的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电缆线路防外力破坏的监控方法，包括：
步骤S1，采用热成像探测器实时探测铺设有电缆线路的目标区域，获取所述目标区域的热成像图像；
步骤S2，根据所述热成像图像判断是否有外来物进入所述目标区域；
步骤S3，当判断有外来物进入所述目标区域，并且判断所述外来物中非生命体的图像面积超过设定的阈值时，启动摄像装置，获取所述外来物的实时视频；
步骤S4，读取所述实时视频的视频帧，对所述视频帧中的外来物进行图像识别，当判断所述外来物包括工程机械设备时，发出第一告警信息。
进一步地，所述第一告警信息包括前端警示信息和后端提醒信息。
进一步地，所述步骤S3还包括：
当判断有外来物进入所述目标区域，并且判断所述外来物中非生命体的图像面积小于设定的阈值时，发出第二告警信息。
进一步地，所述步骤S4中，对所述视频帧中的外来物进行图像识别，具体包括：
对所述视频帧进行预处理；
对预处理后的图像进行特征提取；
对提取的特征进行分类，并辨识分类，输出图像结果。
进一步地，所述对所述视频帧进行预处理，具体包括：彩色图像灰度化、灰度图像二值化、图像增强、图像去噪、图像分割。
一种电缆线路防外力破坏的监控***，包括：
热成像探测器，用于实时探测铺设有电缆线路的目标区域，获取所述目标区域的热成像图像；
判断单元，根据所述热成像图像判断是否有外来物进入所述目标区域；以及当判断有外来物进入所述目标区域，并且判断所述外来物中非生命体的图像面积超过设定的阈值时，启动摄像装置；
摄像装置，用于在启动后获取所述外来物的实时视频；
告警单元，用于读取所述实时视频的视频帧，对所述视频帧中的外来物进行图像识别，当判断所述外来物包括工程机械设备时，发出第一告警信息。
进一步地，所述第一告警信息包括前端警示信息和后端提醒信息。
进一步地，所述告警单元还用于：当判断有外来物进入所述目标区域，并且判断所述外来物中非生命体的图像面积小于设定的阈值时，发出第二告警信息。
进一步地，所述告警单元包括图像识别单元，所述图像识别单元具体包括：
图像预处理单元，用于对所述视频帧进行预处理；
特征提取单元，用于对预处理后的图像进行特征提取；
分类及识别单元，用于对提取的特征进行分类，并辨识分类，输出图像结果。
进一步地，所述对所述视频帧进行预处理，具体包括：彩色图像灰度化、灰度图像二值化、图像增强、图像去噪、图像分割。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明通过热成像技术，依靠检测物体热辐射的红外线特定波段信号，克服了现有技术受光线不足和雨雾天气干扰的问题，由于热成像属于被动红外夜视技术，探测器本身不发出任何类型辐射，器件功耗很小，本发明只有在探测到设定的目标物才启动视频监控，不需要长时间持续的视频监控以及大量的图像处理计算。并且，本发明热成像判断过程中，通过计算外来物的面积来进行第一步判断，而不需要对外来物的具体形状进行识别或者具体识别出外来物，大大减小了***的计算量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一一种电缆线路防外力破坏的监控方法的流程示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图1所示，本发明实施例一提供一种电缆线路防外力破坏的监控方法，包括：
步骤S1，采用热成像探测器实时探测铺设有电缆线路的目标区域，获取所述目标区域的热成像图像。
热成像属于被动红外夜视技术，依靠检测物体热辐射的红外线特定波段信号，特别适用于目标侦测，在几乎零光线的环境下，热成像也能够探测出百米甚至千米以外的移动物体，探测距离远，不受光线以及雨雾天气的影响；探测器本身不发出任何类型辐射，器件功耗很小，价格低廉。因此，在实时探测目标区域的过程中，相比视频监控，资源消耗显著减少。
步骤S2，根据所述热成像图像判断是否有外来物进入所述目标区域。
热成像探测器可以准确探测到进入目标区域的外来物轮廓，根据温度不同，呈现的颜色不同，温度越高则为红色，温度越低，则偏向蓝色。根据颜色的不同可以区分外来物的种类。通常生命体例如人、鸟类或其他动物对应的热红外图像颜色较深，非生命体例如挖掘机、吊机或推土机等工程机械车辆，以及作业器具等颜色较浅。当背景图像中出现新的颜色区域，则可以判断有外来物进入所述目标区域，并且总体上，颜色较深的区域代表生命体，颜色较浅的区域代表非生命体。
步骤S3，当判断有外来物进入所述目标区域，并且判断所述外来物中非生命体的图像面积超过设定的阈值时，启动摄像装置，获取所述外来物的实时视频。
本发明的应用场景中可以包括：(1)作业人员驾驶工程机械车辆进入目标区域，违规进行挖掘作业，或者一般驾驶人驾驶小汽车临时经过；(2)不法人员夜间携带器具挖掘偷盗电缆；(3)鸟类或其他小动物临时闯入目标区域。
当发生第(1)中情形时，热红外图像中，主要是车辆的轮廓，对应的颜色较浅，某些角度能够探测到驾驶员，图像中会出现颜色较深的区域，但是面积也相对较小，因此可以预先设置面积的阈值或者颜色较浅的面积占整个外来物图像面积的百分比阈值，当非生命体的图像面积超过设定的阈值时，可以判断存在车辆进入目标区域。对于第(2)和第(3)中情形，非生命体的图像面积是非常小的，可以设置另一阈值，当非生命体的图像面积小于该阈值时，则判断没有车辆进入。本发明通过计算外来物的面积(可以通过像素进行计算)来进行第一步判断，而不需要对外来物的具体形状进行识别或者具体识别出外来物，大大减小了***的计算量。
当判断存在车辆进入目标区域，并且优选地，可以进一步设定车辆停留的时间阈值，当停留的时间超过该阈值，启动摄像装置，对车辆进行识别以及动作行为进行实时监控。
步骤S4，读取所述实时视频的视频帧，对所述视频帧中的外来物进行图像识别，当判断所述外来物包括工程机械设备时，发出第一告警信息。
具体的，可以按照设定的时间间隔例如3秒取一视频帧，然后对视频帧进行图像识别。由于本发明在启动视频监控前已经经过了一次判断，视频均是有用资源，并没有无效监控视频片段。因此图像识别也不需要对视频帧进行筛选。图像识别可以按照如下步骤进行。
(1)图像预处理。
通过预处理，可以有效地减少图像中对于识别无意义的信息，尽可能地剔除图像中的噪声，从而保障较高的识别率。预处理一般可以通过先对彩色图像灰度处理，再依次对灰度图像进行二值化、增强、去噪，进而在图像分割的过程达到目的要求。具体如下：
彩色图像与黑白图像相比，彩色图像所包含的数据量要远远大于黑白图像，因此，首先就要对彩色图像进行灰度化。不同的色彩空间有不同的色彩模型，常用的色彩空间有RGB、CMYK、Lab等，其中RGB的色彩空间又相较其他被使用的更多。RGB色彩空间中的每个颜色由R、G、B三个颜色分量构成，对该空间的彩色图像进行灰度化也就是对这三个颜色分量进行适合的加权平均，从而获得最终的灰度值。灰度图像二值化的目的在于将图像中每个像素点所具有的各自不同的多种灰度值进行重新赋值，重新赋值的结果为0或255。如果是0，就划为背景；如果是255，就划为目标。这样，一幅图像就由目标和背景构成，所包含的数据量会大大减少，减少后续的图像识别所需时间。图像增强是以突出图像中的有意义信息，减少以至剔除冗余信息为目的，利用相关的方法获取对具体应用有价值的图像，或是对人的视觉响应、机器处理更容易接受的图像的处理技术。图像增强不在于添加更多的数据量，主要在于有意义的特征更容易突显。噪声与图像信号之间有的是相关的，有的是无关的，但不管是什么样的关系，噪声的存在不可避免。因此，为了更好地完成图像识别，去噪则是必要的一步操作过程，图像去噪处理就是滤波处理，滤波方法的选取要考虑实际的噪声类别，经去噪处理的图像要保持原图像自身的真实度。图像分割是图像处理过程中非常重要的过程，其目的在于按设定区域大小对图像依据需要属性进行划分，从而获取图像识别的“有趣”内容。
(2)对预处理后的图像进行特征提取。
特征是不同物体之间的明显区别体现，图像特征表征着图像中每部分各自体现的与他部分的区别。图像特征可以将不同的目标区分开来，所以就要求图像特征必须满足它所处范围应具有的区分能力，并保证能很好地应对噪声。从图像处理前后所在的不同空间对图像特征分类，可以将其分为低层次特征(即基本特征)和高层次特征(即语义特征)。特征提取在于从待匹配图像中把属于自己独有的特征找出来，以完成与模板图像的匹配。底层特征提取的目的通常是为更高级分析提供信息。高层次特征提取涉及在计算机图像里找出形状和目标。特征提取可以选取不同的特征进行
(3)对提取的特征进行分类，并辨识分类，输出结果。
图像分类是把类标记划归于一组量度的处理过程。实质上，它是模式识别的核心。图像辨识分类时要依据具体情况采用不同的分类器，一个合适分类器才能保障图像分类的准确性。常用的分类方法包括统计方法和结构方法，前者较常用。分类后，对分类信息进行辨识，输出图像识别结果。当识别到工程机械设备时，发出第一告警信息。
第一告警信息可以包括前端警示信息和后端提醒信息。前端警示信息可以是声光警示信息，用于现场警示，后端提醒信息可以通过文字短信提醒相应管理人员。
进一步地，当判断有外来物进入目标区域，并且判断外来物中非生命体的图像面积小于设定的阈值时，发出第二告警信息。对于前述第(2)种应用场景，告警信息可以是声光信息对不法人员进行警示，同时发出报警信号。对于第(3)中应用场景，告警信息可以是超声波，利用超声波对闯入的动物进行驱赶。
相应于本发明实施例一提供电缆线路防外力破坏的监控方法，本发明实施例二还提供一种电缆线路防外力破坏的监控***，包括：
热成像探测器，用于实时探测铺设有电缆线路的目标区域，获取所述目标区域的热成像图像；
判断单元，根据所述热成像图像判断是否有外来物进入所述目标区域；以及当判断有外来物进入所述目标区域，并且判断所述外来物中非生命体的图像面积超过设定的阈值时，启动摄像装置；
摄像装置，用于在启动后获取所述外来物的实时视频；
告警单元，用于读取所述实时视频的视频帧，对所述视频帧中的外来物进行图像识别，当判断所述外来物包括工程机械设备时，发出第一告警信息。
进一步地，所述第一告警信息包括前端警示信息和后端提醒信息。
进一步地，所述告警单元还用于：当判断有外来物进入所述目标区域，并且判断所述外来物中非生命体的图像面积小于设定的阈值时，发出第二告警信息。
进一步地，所述告警单元包括图像识别单元，所述图像识别单元具体包括：
图像预处理单元，用于对所述视频帧进行预处理；
特征提取单元，用于对预处理后的图像进行特征提取；
分类及识别单元，用于对提取的特征进行分类，并辨识分类，输出图像结果。
有关本实施例电缆线路防外力破坏的监控***的工作原理和过程，参见前述本发明实施例一的说明，此处不再赘述。
通过上述说明可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过热成像技术，依靠检测物体热辐射的红外线特定波段信号，克服了现有技术受光线不足和雨雾天气干扰的问题，由于热成像属于被动红外夜视技术，探测器本身不发出任何类型辐射，器件功耗很小，本发明只有在探测到设定的目标物才启动视频监控，不需要长时间持续的视频监控以及大量的图像处理计算。并且，本发明热成像判断过程中，通过计算外来物的面积来进行第一步判断，而不需要对外来物的具体形状进行识别或者具体识别出外来物，大大减小了***的计算量。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种电缆线路防外力破坏的监控方法，其特征在于，包括：
步骤S1，采用热成像探测器实时探测铺设有电缆线路的目标区域，获取所述目标区域的热成像图像；
步骤S2，根据所述热成像图像判断是否有外来物进入所述目标区域；
步骤S3，当判断有外来物进入所述目标区域，并且判断所述外来物中非生命体的图像面积超过设定的阈值时，启动摄像装置，获取所述外来物的实时视频；
步骤S4，读取所述实时视频的视频帧，对所述视频帧中的外来物进行图像识别，当判断所述外来物包括工程机械设备时，发出第一告警信息。
2.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，所述第一告警信息包括前端警示信息和后端提醒信息。
3.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
当判断有外来物进入所述目标区域，并且判断所述外来物中非生命体的图像面积小于设定的阈值时，发出第二告警信息。
4.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，所述步骤S4中，对所述视频帧中的外来物进行图像识别，具体包括：
对所述视频帧进行预处理；
对预处理后的图像进行特征提取；
对提取的特征进行分类，并辨识分类，输出图像结果。
5.根据权利要求4所述的监控方法，其特征在于，所述对所述视频帧进行预处理，具体包括：彩色图像灰度化、灰度图像二值化、图像增强、图像去噪、图像分割。
6.一种电缆线路防外力破坏的监控***，其特征在于，包括：
热成像探测器，用于实时探测铺设有电缆线路的目标区域，获取所述目标区域的热成像图像；
判断单元，根据所述热成像图像判断是否有外来物进入所述目标区域；以及当判断有外来物进入所述目标区域，并且判断所述外来物中非生命体的图像面积超过设定的阈值时，启动摄像装置；
摄像装置，用于在启动后获取所述外来物的实时视频；
告警单元，用于读取所述实时视频的视频帧，对所述视频帧中的外来物进行图像识别，当判断所述外来物包括工程机械设备时，发出第一告警信息。
7.根据权利要求6所述的监控***，其特征在于，所述第一告警信息包括前端警示信息和后端提醒信息。
8.根据权利要求6所述的监控***，其特征在于，所述告警单元还用于：当判断有外来物进入所述目标区域，并且判断所述外来物中非生命体的图像面积小于设定的阈值时，发出第二告警信息。
9.根据权利要求6所述的监控***，其特征在于，所述告警单元包括图像识别单元，所述图像识别单元具体包括：
图像预处理单元，用于对所述视频帧进行预处理；
特征提取单元，用于对预处理后的图像进行特征提取；
分类及识别单元，用于对提取的特征进行分类，并辨识分类，输出图像结果。
10.根据权利要求9所述的监控***，其特征在于，所述对所述视频帧进行预处理，具体包括：彩色图像灰度化、灰度图像二值化、图像增强、图像去噪、图像分割。
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