架空輸電線路視頻監(jiān)控圖像智能分析與識別技術(shù)
3識別技術(shù)分類
3.1傳統(tǒng)特征識別技術(shù)
基于圖像分析的目標識別技術(shù)指在通過特定的算法,對攝像頭圖像進行分析,從中獲取感興趣目標所在位置坐標(目標所在區(qū)域矩形框),并且獲取各類大型機械,如吊車、挖掘機、泵車等,從圖像中分析獲得各種機械的所在位置和類別信息,以供后續(xù)業(yè)務(wù)邏輯進行分析和處理。
3.2深度學(xué)習識別技術(shù)
基于深度學(xué)習的多目標圖像檢測與分析算法實現(xiàn)的關(guān)鍵,在于對經(jīng)過預(yù)處理的圖像進行深度學(xué)習特征提取+滑動窗口目標匹配,結(jié)合事先提取過的特征模型進行匹配分析,從而可以在整幅圖像中得到感興趣目標的位置和類別信息。
相比起傳統(tǒng)算法而言,深度學(xué)習解決方案的優(yōu) 勢在于通過大量場景圖像的預(yù)訓(xùn)練,可以做到很高的檢出率極低的誤報率,并且檢測過程是完全場景無關(guān)的,有著非常強的可擴展和可復(fù)制性。目標檢出能力不會因為場景的更換而降低。另外,一般基于深度學(xué)習的算法支持采用GPU進行加速,可以通過帶GPU的服務(wù)器實現(xiàn)很快的處理速度,達到實時處理的要求。
4技術(shù)原理與應(yīng)用策略
該識別技術(shù)采用了目前國際流行的“深度學(xué)習”與傳統(tǒng)的“動態(tài)識別”相結(jié)合的技術(shù)路線,本質(zhì)上是一種圖像的“特征識別”技術(shù)。對圖像的識別大體可分為三步:圖像預(yù)處理、識別目標選取、特征比對。
4.1圖像預(yù)處理
主要目的是背景處理,剔除干擾因素,主要關(guān)鍵技術(shù)是:光線的處理;陰影的處理;舞動的導(dǎo)線;風吹的樹木;其它類似物的處理。
4.2識別目標選取
主要目的是選出可疑目標,提取目標特征集。主要關(guān)鍵技術(shù)是:目標的像素點大小;目標的遠近導(dǎo)致大小的變化;目標是否為運動區(qū)域。
4.3特征對比確認
主要目的是將可疑目標與標準特征庫“判據(jù)”。以吊車為例,它的圖像特征有:顏色特征;紋理特征;形狀特征;空間關(guān)系特征。
4.4應(yīng)用策略
在不改裝前端硬件裝置的情況下,通過后臺集 成算法服務(wù)器的方式,通過圖像的智能識別算法,實現(xiàn)防外破預(yù)警識別,代替人工查看的方式,解放人力資源,實現(xiàn)輸電視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)的自動化、智能化。
算法識別能力成長性分析:預(yù)期年底樣本數(shù)量可達到10000個,識別率可達到99.9%,算法正判率可達到至92%。
算法應(yīng)用策略:夜間因識報率高,算法日出啟動,日落暫停,每日約16小時??勺R別的目標:吊車、挖掘機、鏟車。
選取8個典型場景(攝像頭)對識別算法進行完整樣本測試,數(shù)據(jù)量約3個月的運行數(shù)據(jù),共76803張樣本圖片,其中包含目標樣本(有大型機械圖片)18003張,識別結(jié)果:
最新算法經(jīng)過8個場景(攝像頭)3個月的運行數(shù)據(jù)76803張樣本圖片測試,其中包含目標樣本(有大型機械圖片)18003張,算法識別率99.8%,誤報率0.2%,正判率81.7%,漏報率18.3%。
5識別應(yīng)用系統(tǒng)集成
輸電線路通道環(huán)境,可提供的素材主要為圖片。 圖片來源于目前視頻主站平臺接入的約800路攝像頭,平均每天約產(chǎn)生10~20萬幅電力線場景監(jiān)控圖像。智能視頻分析應(yīng)用系統(tǒng),即對輸變電反外力實際應(yīng)用場景下攝像頭接入實時圖像數(shù)據(jù)進行匯總、預(yù)處理、分析,獲取目標信息并產(chǎn)生告警結(jié)果的應(yīng)用程序。智能視頻分析應(yīng)用所實現(xiàn)的功能主要有:攝像頭接入,攝像頭實時圖片獲取;攝像頭圖片有效應(yīng)驗證,圖像預(yù)處理;調(diào)用算法服務(wù),分析圖像,獲取目標信息;據(jù)應(yīng)用策略,對場景目標信息進行過濾,產(chǎn)生告警數(shù)據(jù);日志記錄,告警推送。
6應(yīng)用效果
目前已通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對歷年876萬張海量運行圖片進行分類篩查形成信息樣本,并通過無人機對大型機械進行高空多角度拍攝來加速樣本收集工作,目前該識別系統(tǒng)已嵌入北京視頻監(jiān)控系統(tǒng),報警正確率已達到85%以上,誤報率控制在2‰以下,利用智能識別技術(shù)代替人工查看的方式,該技術(shù)手段可有效釋放人員承載力,實現(xiàn)輸電視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)的自動化、智能化,為下一步公司大規(guī)模加大輸電視頻投入力度奠定了基礎(chǔ)。
(國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司 王闖 邱建軍 閆春江 劉正義 李洋 王彥卿 李上國 戴瑞成 徐燁 杜覺曉)

責任編輯:售電小陳
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