本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，特別是涉及了一種基于像素融合的合成電力線分割數(shù)據(jù)集生成算法

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代社會對電力需求的不斷增加，輸電線的安全運(yùn)行成為保障社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的輸電線巡檢主要依賴于人工方式，不僅工作強(qiáng)度大、效率低下，而且存在一定的安全隱患和管理難度。為了提升輸電線巡檢的效率和精確度，基于計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理技術(shù)的自動化巡檢方法應(yīng)運(yùn)而生。

2、電力線的自動化巡檢中，語義分割技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。通過語義分割，能夠?qū)D像中的電力線和背景進(jìn)行準(zhǔn)確的分離，從而實(shí)現(xiàn)對電力線狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。具體而言，語義分割能夠識別和區(qū)分圖像中的不同元素，如電力線、天空、樹木等，為后續(xù)的分析和處理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，獲取大量高質(zhì)量的電力線分割標(biāo)注數(shù)據(jù)集是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)集標(biāo)注方式耗時(shí)費(fèi)力，且在不同環(huán)境下的電力線圖像數(shù)據(jù)收集困難。為了解決這一問題，提出了一種基于像素融合的合成電力線分割數(shù)據(jù)集生成算法。該算法利用虛擬引擎生成虛擬電力塔和電力線，并結(jié)合真實(shí)背景圖像，通過像素級融合的方法生成逼真的合成圖像及其分割真值，從而大大減少了數(shù)據(jù)集的標(biāo)注成本和時(shí)間。基于像素融合的合成電力線分割數(shù)據(jù)集生成算法，不僅能夠生成大量高質(zhì)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，還能模擬不同天氣、光照和視角下的電力線圖像，提升分割模型在各種復(fù)雜環(huán)境下的魯棒性和準(zhǔn)確性。該算法的提出，為電力線自動化巡檢系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有望顯著提升輸電線巡檢的智能化和自動化水平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、提高樹障入侵檢測的準(zhǔn)確性和抗干擾能力，本發(fā)明提供了一種基于像素融合的合成電力線分割數(shù)據(jù)集生成算法。該方法利用虛擬引擎生成的虛擬電力塔、電力線及其分割真值，結(jié)合基于暗通道和hls色彩空間提取的背景圖像的天空區(qū)域，通過像素級融合生成新的分割真值，從而大大減少了數(shù)據(jù)集的標(biāo)注成本和時(shí)間，提升了分割模型的魯棒性和準(zhǔn)確性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種基于像素融合的合成電力線分割數(shù)據(jù)集生成算法，包括以下步驟：

3、步驟s10：基于虛擬引擎生成虛擬電力塔、電力線及其分割真值。通過虛擬引擎自動生成批量的不同虛擬電力塔和電力線，并提供其對應(yīng)的分割真值圖像；

4、步驟s101：使用虛擬引擎生成不同股數(shù)、弧垂的合成虛擬電力線及電力塔；

5、步驟s20：基于暗通道及hls色彩空間提取出背景圖像的天空區(qū)域。將圖像轉(zhuǎn)換為hls顏色空間，使用暗通道先驗(yàn)生成暗通道圖像，并使用大津閾值法對暗通道進(jìn)行分割，生成天空區(qū)域；

6、步驟s201：首先檢查圖像中是否存在天空區(qū)域，使用暗通道先驗(yàn)生成暗通道圖像，通過大津閾值法對暗通道進(jìn)行閾值分割，生成二值化圖像，對二值化圖像進(jìn)行連通區(qū)域分析，判斷是否存在滿足條件的天空區(qū)域。

7、步驟s202：對存在天空區(qū)域的圖像轉(zhuǎn)換為hls顏色空間，使用大窗口的暗通道先驗(yàn)生成暗通道圖像，減少夜間人工光源的影響，使用大津閾值法對暗通道進(jìn)行閾值分割，生成粗略的天空區(qū)域掩碼，根據(jù)粗略的天空區(qū)域掩碼，計(jì)算hls閾值范圍和天空狀況。

8、步驟s203：根據(jù)估計(jì)的hls閾值范圍，生成基于hls的天空掩碼，使用滑動窗口方差濾波器對灰度圖像進(jìn)行濾波，生成基于方差的天空掩碼；

9、步驟s204：對基于方差的天空掩碼和基于hls的天空掩碼進(jìn)行邏輯與操作，生成初始天空掩碼，排除確定的非天空區(qū)域細(xì)化初始天空掩碼，對細(xì)化后的天空掩碼進(jìn)行開操作去除小噪聲，對非天空區(qū)域進(jìn)行閉操作，填補(bǔ)非天空區(qū)域的小間隙，通過連通區(qū)域分析找到最大的連通區(qū)域，生成最終的天空掩碼；

10、步驟s30：隨機(jī)生成旋轉(zhuǎn)、平移等變換的離線增強(qiáng)參數(shù)。通過隨機(jī)生成旋轉(zhuǎn)角度和平移距離等參數(shù)，對虛擬電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)，以增加數(shù)據(jù)的多樣性和復(fù)雜性；

11、步驟s40：將虛擬電力線與背景圖像進(jìn)行像素級的融合并生成新的分割真值。利用像素融合方法將虛擬電力線與背景圖像進(jìn)行無縫融合，確保虛擬電力線與背景圖像在顏色、亮度等方面的一致性，從而生成逼真的合成圖像及其分割真值。

技術(shù)特征：

1.一種基于像素融合的合成電力線分割數(shù)據(jù)集生成算法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取初始虛擬電力塔、電力線及其分割真值的方法，其特征在于，利用虛擬引擎自動生成批量的不同虛擬電力塔、電力線及其分割真值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于暗通道及hls色彩空間提取出背景圖像的天空區(qū)域的方法，其特征在于，將圖像轉(zhuǎn)換為hls顏色空間，使用暗通道先驗(yàn)生成暗通道圖像，使用大津閾值法對暗通道進(jìn)行分割生成天空區(qū)域。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的將虛擬電力線與背景圖像進(jìn)行像素級的融合并生成新的分割真值的方法，其特征在于，利用像素融合將虛擬電力線與背景圖像進(jìn)行無縫融合并且生成新的分割真值。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于像素融合的合成電力線分割數(shù)據(jù)集生成算法，所述方法包括：基于虛擬引擎生成虛擬電力塔、電力線及其分割真值；從背景圖像中分割出天空區(qū)域；獲取離線增強(qiáng)參數(shù)；將虛擬電力線與背景圖像進(jìn)行像素級的融合并生成新的分割真值。本發(fā)明將計(jì)算機(jī)視覺、數(shù)字圖像處理技術(shù)相結(jié)合，可以批量生成電力線分割數(shù)據(jù)集，并且可以自動生成合成后的分割真值，無需額外的人工標(biāo)注。具有低成本、高效率、自動化標(biāo)注等諸多優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：吳建鋒,黃耀升,孫天成,王永華,周慶東,張超,梁祖鴻,溫帶銀,甄志明,楊尚彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6