(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210377060.X (22)申请日 2022.04.12 (71)申请人 广东电网有限责任公司广州供电局 地址 510620 广东省广州市天河区天河南 二路2号 (72)发明人 徐涛　张耿斌　张滔　祁宏昌　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 李斌 (51)Int.Cl. G06V 20/52(2022.01) G06V 10/40(2022.01) G06V 10/762(2022.01) G06V 10/82(2022.01) G01S 7/48(2006.01)G06T 7/10(2017.01) G06T 7/254(2017.01) G06T 17/00(2006.01) G06K 9/62(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种输电线路外力破坏的识别告警方法及 系统 (57)摘要 本发明公开了一种输电线路外力破坏的识 别告警方法及系统， 方法为： 对输电线路保护 区 的目标对象进行特征提取和分割得到目标识别 结果； 对不同电压等级输电线路保护区划定报警 区域规则框并进行识别框选， 结合目标识别结果 生成图像识别告警； 获取一段时间内的目标对象 行进动作， 分析目标对象是否存在趋近行为， 利 用视频背景提取和帧间差分生 成视频分析告警； 获取输电线路档距及其通道范围的激光点云模 型， 进行三维场景重建并与二维图像进行匹配重 构获取目标对象， 测量并筛选出目标对象与输电 线路的最短距离， 生成三维点云告警； 综合分析 结果并执行告警动作； 缩短了输电线路外力破坏 隐患的排查成本， 提高了输电线路短时外力破坏 识别效率和告警准确率。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 114863357 A 2022.08.05 CN 114863357 A 1.一种输电线路外力破坏的识别告警方法， 其特 征在于， 包括下述 步骤： 在摄像机视场范围内， 对输电线路保护区的目标对象进行分类， 基于目标检测和卷积 神经网络对摄 像机抓拍图像进行 特征提取和分割， 得到目标识别结果； 以摄像机视场范围内的杆塔为中心线， 对不同电压等级输电线路保护区划定报警区域 并进行识别框 选， 结合目标识别结果对威胁输电线路的目标对象生成图像识别告警； 根据图像识别告警启动实时视频录制， 获取一段时间内的目标对象行进动作， 提取含 目标对象的视频帧图像， 结合 目标检测分析目标对 象是否存在向输电线路趋近的行为， 利 用视频背景提取和帧间差分生成视频分析告警； 获取输电线路的档距及其通道范围的激光点云三维模型， 与摄像机视场范围内的目标 进行空间坐标变换对应， 实现三维点云场景在二维图像中的对应重建； 根据三维场景中匹配重构输电线路保护区的目标对象及其位置， 结合相似三角形原 理 对目标对象与输电线路进 行多方位距离量测， 筛选出最短距离并与对应电压等级输电线路 安全距离比较， 生成三维点云告警； 综合分析图像识别告警、 视频分析告警及三维点云告警， 相互验证检测输出输电线路 外力破坏告警信息， 若三者有两者及以上发出告警则立即执行输电线路外力破坏告警动 作。 2.根据权利要求1所述的一种输电线路外力破坏的识别告警方法， 其特征在于， 所述目 标检测采用YOLOv4目标检测网络结构， 使用K ‑means算法对抓拍图像进行聚类分析； 所述卷积神 经网络基于Tensorflow和Faster ‑RCNN网络进行构建， 使用分级加权交叉 熵作为损失函数对卷积神经网络进行训练， 并采用Focal  Loss算法优化损失函数； 利用卷 积神经网络进行两次学习训练， 提取目标 特征并分割图像， 获得目标识别结果。 3.根据权利要求2所述的一种输电线路外力破坏的识别告警方法， 其特征在于， 所述生 成图像识别告警具体为： 在摄像机视场范围内， 以输电线路杆塔为中心线， 以不同电压等级安全距离为平行线， 将两平行线间的垂直区域划定为报警区域； 采用目标检测对不同电压等级输电线路杆塔及保护区进行识别 框选， 结合目标识别结 果， 当目标对象进入报警区域时， 即对威胁输电线路的目标对象生成图像识别告警。 4.根据权利要求3所述的一种输电线路外力破坏的识别告警方法， 其特征在于， 所述生 成视频分析告警， 具体为： 通过改进混合高斯模型对目标对象行进动作进行校验匹配， 获取背景图像并提取目 标； 采用改进三帧差分法对目标对象行进动作中的图像帧与背景图像进行时间差分， 获取 运动目标像素区域； 综合背景图像、 提取的目标与运动目标像素区域， 以输电线路及杆塔为参照物， 分析目 标对象是否存在向输电线路趋 近的行为， 若是则生成视频分析告警， 发出 预警信号。 5.根据权利要求4所述的一种输电线路外力破坏的识别告警方法， 其特征在于， 所述改 进混合高斯模型使用自适应学习速率进行参数更新， 即通过设定帧数阈值， 当小于帧数阈 值时加快背景的更新速率； 当大于帧数阈值时减慢背景的更新速率； 所述改进三帧差分法对目标对象行进动作中连续三帧的灰度图像序列进行绝对差运权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114863357 A 2算， 得到两个二值图像进 行逻辑或运算并进行形态学 处理， 同时引入Sobel边缘算子进 行边 缘对比补充， 根据目标对象运动参数自适应获取参与边缘对比的最佳帧数， 降低背 景误判， 获得运动目标像素区域。 6.根据权利要求4所述的一种输电线路外力破坏的识别告警方法， 其特征在于， 所述实 现三维点云场景在二维图像中的对应重建， 具体为： 利用激光测距原理， 通过激光雷达扫描进行原始点云数据采集， 在实体建模工具中加 载点云数据并进行绘制， 获取输电线路的档距及其 通道范围的激光 点云三维模型； 以摄像机视场范围内的输电杆塔为基础特征选取目标点， 通过目标检测对视场范围内 的目标逐一进行识别对应， 获取目标三维特 征点； 根据三维点云与摄像机抓拍图像， 对图像像素点和三维特征点进行匹配， 利用不同坐 标系之间的变换原理， 求出激光点云与抓拍图像之间的映射关系， 获取抓拍图像中对应匹 配的三维场景， 实现两种数据的融合对应。 7.根据权利要求6所述的一种输电线路外力破坏的识别告警方法， 其特征在于， 所述求 出激光点云与抓拍图像之间的映射关系， 具体为： 定义激光 点云三维坐标系和二维图像坐标系； 根据相似三角形原 理， 将二维图像坐标系中某点与激光点云三维坐标系 对应点建立关 系； 将该点的二维图像坐标系通过缩放与原点平 移变换到像素坐标系下； 将对应点的激光点云三维坐标系通过旋转和平移变换到世界坐标系下， 完成三维点云 投影到二维图像 变为像素点。 8.根据权利要求7所述的一种输电线路外力破坏的识别告警方法， 其特征在于， 所述生 成三维点云告警具体为： 获取摄像机抓拍图像， 进行目标检测并提取目标 特征； 将目标特征在三维场景中匹配重构输电线路 保护区的目标对象及其 位置， 包括： 在三维场景中， 每个点都有唯一的空间坐标(x， y， z)； 在二维图像中， 每个像素在图像 中有唯一的平面 坐标(x， y)； 根据激光点云和抓拍图像之间的映射关系， 重新构建三维空间数据模型， 根据目标特 征中的像素点 集实现输电线路 保护区的目标对象及其 位置的重构； 采用相似三角形原理， 计算目标对象三维空间范围多点 位置与输电线路的距离； 筛选输电线路与目标对象的最短距离数据， 并与对应电压等级的安全距离进行比较； 若小于对应电压等级的安全距离则生成三维点云告警。 9.一种输电线路外力破坏的识别告警系统， 其特征在于， 包括目标识别模块、 图像识别 告警模块、 视频分析告警模块、 三维场景重建模块、 三维点云告警模块及告警动作执行模 块； 所述目标识别模块用于在摄像机视场范围内， 对输电线路保护区的目标对象进行分 类， 基于目标检测和卷积神经网络对摄像机抓拍图像进行特征提取和分割， 得到目标识别 结果； 所述图像识别告警模块以摄像机视场范围内的杆塔为中心线， 对不同电压等级输电线 路保护区划定报警区域并进行识别框选， 结合目标识别结果对威胁输电线路的目标对象生权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114863357 A 3