本發(fā)明涉及輸電線路山火圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于輸電線路山火圖像的山火預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著國家對(duì)“退耕還林”政策力度越來越大，荒山荒地逐漸被茂密的植被所覆蓋，輸電線路附近的植被也越來越茂密。極端天氣易引發(fā)大面積山火，不僅僅威脅到火災(zāi)影響區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境、人員生命財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)，輸電線附近山火會(huì)導(dǎo)致輸電線路跳閘，嚴(yán)重影響我國電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

目前，我國在輸電線路山火災(zāi)害數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)研究，主要是根據(jù)多因子綜合指標(biāo)森林火險(xiǎn)的預(yù)報(bào)方法，其對(duì)歷史火情火災(zāi)資料與同期的氣象資料進(jìn)行對(duì)比分析，并引入模糊集的概念，建立火災(zāi)危險(xiǎn)程度的數(shù)學(xué)模型和森林火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。但是，由上述方法得到山火災(zāi)害數(shù)字圖像噪聲多，誤差大，嚴(yán)重影響火災(zāi)蔓延趨勢(shì)的判斷，造成對(duì)火災(zāi)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種基于輸電線路山火圖像的山火預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有山火預(yù)測(cè)方法對(duì)火災(zāi)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確差的問題。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例第一方面，提供了一種基于輸電線路山火圖像的山火預(yù)測(cè)方法包括：

獲取輸電線路山火的灰度圖像；

根據(jù)所述輸電線路山火的灰度圖像，得到提取邊緣后的山火圖像；

根據(jù)所述提取邊緣后的山火圖像和山火的位置，將山火進(jìn)行分類，得到山火分類后的灰度圖像；

根據(jù)所述山火分類后的灰度圖像和山火當(dāng)前的地理信息，預(yù)測(cè)山火的蔓延范圍；其中，所述地理信息包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、山坡的坡度和面積。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例第二方面，提供了一種基于輸電線路山火圖像的山火預(yù)測(cè)系統(tǒng)包括：

圖像獲取模塊，獲取輸電線路山火的灰度圖像；

圖像提取模塊，根據(jù)所述輸電線路山火的灰度圖像，得到提取邊緣后的山火圖像；

山火分類模塊，根據(jù)所述提取邊緣后的山火圖像和山火的位置，將山火進(jìn)行分類，得到山火分類后的灰度圖像；

山火預(yù)測(cè)模塊，根據(jù)所述山火分類后的灰度圖像和山火當(dāng)前的地理信息，預(yù)測(cè)山火的蔓延范圍；其中，所述地理信息包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、山坡的坡度和面積。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種基于輸電線路山火圖像的山火預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，先將輸電線路山火的灰度圖像進(jìn)行降噪處理，提高圖像的精度，再對(duì)山火進(jìn)行分類，并結(jié)合實(shí)時(shí)的山火發(fā)生地的具體信息，對(duì)山火蔓延范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)，使預(yù)測(cè)的結(jié)果更準(zhǔn)確。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的一種基于輸電線山火圖像的山火預(yù)測(cè)方法的一種流程圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種基于輸電線山火圖像的山火預(yù)測(cè)方法的另一種流程圖；

圖3為本發(fā)明提供的一種基于輸電線山火圖像的山火預(yù)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3的圖像提取模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖3的山火分類模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖3的山火預(yù)測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種基于輸電線路山火圖像的山火預(yù)測(cè)方法包括：

步驟S11：獲取輸電線路山火的灰度圖像；

步驟S12：根據(jù)所述輸電線路山火的灰度圖像，得到提取邊緣后的山火圖像；

步驟S13：根據(jù)所述提取邊緣后的山火圖像和山火的位置，將山火進(jìn)行分類，得到山火分類后的灰度圖像；

步驟S14：根據(jù)所述山火分類后的灰度圖像和山火當(dāng)前的地理信息，預(yù)測(cè)山火的蔓延范圍；其中，所述地理信息包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、山坡的坡度和面積。

由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)施例提供的一種基于輸電線路山火圖像的山火預(yù)測(cè)方法，先將輸電線路山火的灰度圖像進(jìn)行降噪處理，提高圖像的精度，再對(duì)山火進(jìn)行分類，并結(jié)合實(shí)時(shí)的山火發(fā)生地的具體信息，對(duì)山火蔓延范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)，使預(yù)測(cè)的結(jié)果更準(zhǔn)確。

如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種基于輸電線路山火圖像的山火預(yù)測(cè)方法包括，

步驟S21：將輸電線路山火圖像轉(zhuǎn)換為輸電線路山火的灰度圖像；

輸電線路山火圖像可為DICOM格式或者JPG格式等常見格式，如果為DICOM格式的圖片，需將該圖片轉(zhuǎn)換為JPG格式的文件。

灰度圖像是灰度圖像是每個(gè)像素只有一個(gè)采樣顏色的圖像，這類圖像通常顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰度?；叶葓D像經(jīng)常是在單個(gè)電磁波頻譜如可見光內(nèi)測(cè)量每個(gè)像素的亮度得到的，用于顯示的灰度圖像通常用每個(gè)采樣像素8位的非線性尺度來保存，這樣可以有256級(jí)灰度。

步驟S22：將所述輸電線路山火的灰度圖像進(jìn)行降噪處理，得到降噪后的灰度圖像。

降噪處理去除灰度圖像的噪聲點(diǎn)或塊，以提高灰度圖像的精度，降噪處理的方法可有多種，例如表面模糊等。

灰度圖像是灰度圖像是每個(gè)像素只有一個(gè)采樣顏色的圖像，這類圖像通常顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰度?；叶葓D像經(jīng)常是在單個(gè)電磁波頻譜如可見光內(nèi)測(cè)量每個(gè)像素的亮度得到的，用于顯示的灰度圖像通常用每個(gè)采樣像素8位的非線性尺度來保存，這樣可以有256級(jí)灰度。

步驟S23：根據(jù)所述輸電線路山火的灰度圖像的像素灰度值，對(duì)所述山火的圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，得到山火的圖像；

由于山火圖像的灰度值大于無火區(qū)域的灰度值，因此根據(jù)輸電線路山火的灰度圖像像素的灰度值可區(qū)分山火圖像和無火圖像，例如，若某個(gè)像素的灰度值大于100，即可確定該像素為山火圖像像素，若某個(gè)像素的灰度值小于100，即可確定該像素為無火圖像像素，這樣就可得到山火的圖像。

步驟S24：對(duì)火山圖像進(jìn)行腐蝕處理，將所述山火圖像和腐蝕后的山火圖像相減，得到提取邊緣后的山火圖像。

腐蝕為結(jié)構(gòu)元素掃描圖像中的每一個(gè)像素，將結(jié)構(gòu)元素中每個(gè)像素與其覆蓋的像素做“與”運(yùn)算，如果都為1，則像素為1，否則為0；腐蝕可以消除圖像中的邊界點(diǎn)，使目標(biāo)縮小，將腐蝕后的山火圖像與形態(tài)學(xué)處理后的山火圖像進(jìn)行相減操作，得到山火的邊緣圖像。

步驟S25：根據(jù)所述提取邊緣后的山火圖像的像素灰度值，判斷山火是否為明火；

明火指帶有火焰的火，暗火指不帶有火焰的或，如煙頭、炭火星等，由于明火的像素灰度值大于暗火的灰度值，因此，通過山火圖像中的像素的灰度值，可以確定山火的火勢(shì)大小及山火的范圍，例如像素的灰度值較大，可確定山火的火勢(shì)較大，即可確定該區(qū)域的山火為明火；相反，像素的灰度值較小，可確定山火在地面上燃燒的火勢(shì)較小，即可確定該區(qū)域的山火為暗火。

步驟S26：若山火為明火，根據(jù)所述明火的位置，確定山火的類型。

結(jié)合明火相對(duì)于地面的高度，確定山火的類型，例如，明火發(fā)生的位置較高，可確定明火發(fā)生在樹冠位置，即為樹冠火；明火發(fā)生的位置較低，可確定明火發(fā)生在地表，即為地表火。

步驟S27：根據(jù)所述山火分類后的灰度圖像和山火當(dāng)前的地理信息，在第一預(yù)設(shè)的蔓延時(shí)間，得到山火的蔓延范圍；

地理信息包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、山坡的坡度和面積，通過第一預(yù)設(shè)的蔓延時(shí)間，該蔓延時(shí)間可作為火災(zāi)初期的蔓延時(shí)間，并且該蔓延時(shí)間較短，得到該蔓延時(shí)間后火山蔓延的范圍。

步驟S28：在所述山火的蔓延范圍的邊緣選取預(yù)測(cè)火勢(shì)的起始點(diǎn)，根據(jù)山火蔓延速度和第二預(yù)設(shè)的蔓延時(shí)間，預(yù)測(cè)山火的蔓延范圍。

在上述山火蔓延的范圍邊緣選取預(yù)測(cè)火勢(shì)蔓延的起始點(diǎn)，并且可以設(shè)置一個(gè)新的蔓延時(shí)間，山火的蔓延速度可通過多種計(jì)算方法得到，例如Rothermel模型，可結(jié)合山火發(fā)生的位置信息，如地形和風(fēng)向等，計(jì)算出山火的蔓延速度，并根據(jù)預(yù)設(shè)的蔓延時(shí)間，預(yù)測(cè)山火的蔓延范圍。

由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)施例提供的一種基于輸電線路山火圖像的山火預(yù)測(cè)方法，先將輸電線路山火的灰度圖像進(jìn)行降噪處理，提高圖像的精度，再對(duì)山火進(jìn)行分類，并結(jié)合實(shí)時(shí)的山火發(fā)生地的具體信息，對(duì)山火蔓延范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)，使預(yù)測(cè)的結(jié)果更準(zhǔn)確。

如圖3所示，一種基于輸電線路山火圖像的山火預(yù)測(cè)系統(tǒng)包括，

圖像獲取模塊31，獲取輸電線路山火的灰度圖像；

圖像提取模塊32，根據(jù)所述輸電線路山火的灰度圖像，得到提取邊緣后的山火圖像；

山火分類模塊，根據(jù)所述提取邊緣后的山火圖像和山火的位置，將山火進(jìn)行分類，得到山火分類后的灰度圖像；

山火預(yù)測(cè)模塊33，根據(jù)所述山火分類后的灰度圖像和山火當(dāng)前的地理信息，預(yù)測(cè)山火的蔓延范圍；其中，所述地理信息包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、山坡的坡度和面積。

優(yōu)選地，如圖4所示，所述圖像提取模塊包括，

圖片灰度轉(zhuǎn)換模塊41，將輸電線路山火圖像轉(zhuǎn)換為輸電線路山火的灰度圖像；

圖片降噪模塊42，將所述輸電線路山火的灰度圖像進(jìn)行降噪處理，得到降噪后的灰度圖像。

形態(tài)學(xué)運(yùn)算單元43，根據(jù)所述輸電線路山火的灰度圖像的像素灰度值，對(duì)所述山火的圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，得到山火的圖像；

提取邊緣單元44，對(duì)所述山火圖像進(jìn)行腐蝕處理，將所述山火圖像和腐蝕后的山火圖像相減，得到提取邊緣后的山火圖像。

優(yōu)選地，如圖5所示，所述山火分類模塊包括，

明火判斷單元51，根據(jù)所述提取邊緣后的山火圖像的像素灰度值，判斷山火是否為明火；

山火分類單元52，若山火為明火，根據(jù)所述明火的位置，確定山火的類型。

優(yōu)選地，如圖6所示，所述山火預(yù)測(cè)模塊包括，

山火蔓延范圍確定單元61，根據(jù)所述山火分類后的灰度圖像和山火當(dāng)前的地理信息，在第一預(yù)設(shè)的蔓延時(shí)間，得到山火的蔓延范圍；

山火蔓延預(yù)測(cè)單元62，在所述山火的蔓延范圍的邊緣選取預(yù)測(cè)火勢(shì)的起始點(diǎn)，根據(jù)山火蔓延速度和第二預(yù)設(shè)的蔓延時(shí)間，預(yù)測(cè)山活的蔓延范圍。

由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)施例提供的一種基于輸電線路山火圖像的山火預(yù)測(cè)系統(tǒng)，先將輸電線路山火的灰度圖像進(jìn)行降噪處理，提高圖像的精度，再對(duì)山火進(jìn)行分類，并結(jié)合實(shí)時(shí)的山火發(fā)生地的具體信息，對(duì)山火蔓延范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)，使預(yù)測(cè)的結(jié)果更準(zhǔn)確。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請(qǐng)旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。