基于多源传感融合的输电线路小面积山火无人机宽幅监测方法及系统与流程

本发明涉及数据处理，特别是指基于多源传感融合的输电线路小面积山火无人机宽幅监测方法及系统。

背景技术：

1、近年来，搭载双光吊舱的无人机逐步应用于输电线路巡检。双光吊舱可同步采集红外热成像和可见光图像，利用红外通道感知地表温度异常、可见光通道识别烟雾特征，为实现小面积山火的快速发现和精确定位提供了技术可能。然而，现有的无人机双光巡检方法在实际应用中有的仍存在以下技术缺陷：

2、第一，现有方法通常仅对红外热成像序列中的单帧图像进行温度阈值分割，将温度超出预设阈值的像素区域直接判定为火点，这种基于单帧静态温度值的判别方式，无法区分真实山火燃烧引起的持续性温升与裸露岩石、建筑物屋顶等非火源物体在日照下形成的稳定高温区域，导致误报率居高不下。尤其是在输电线路走廊沿线存在大量金属构架、水泥路面等易吸热物体时，仅凭单帧温度绝对值无法从众多高温干扰中准确识别出面积仅数平方米的初期火点。

3、第二，现有方法对可见光图像中烟雾区域的利用停留在简单的烟雾存在性判断层面，仅通过检测烟雾区域的有无来辅助确认火情，而未对烟雾区域的光学特性进行定量分析。对于小面积山火，其燃烧产生的烟柱在可见光图像中仅占据少数像素，烟雾的稀薄程度随火势强弱、燃烧物种类和气象条件剧烈变化，仅凭烟雾区域的有无进行判识，既无法量化当前火势的严重程度，也无法将薄烟雾与山林间常见的雾气、扬尘等非火因气溶胶进行有效区分，造成漏报和误判并存的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供基于多源传感融合的输电线路小面积山火无人机宽幅监测方法及系统，降低了仅凭温度绝对值判别带来的误报风险，提升了对面积仅数平方米的初期小面积火点的检测灵敏度。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、第一方面，基于多源传感融合的输电线路小面积山火无人机宽幅监测方法，所述方法包括：

4、获取无人机双光吊舱沿输电线路走廊飞行时同步采集的红外热成像序列和对应视角的可见光图像序列；

5、沿无人机飞行航迹方向，对所述红外热成像序列中相邻帧的像素温度值求偏导数，生成沿程温升梯度场；

6、提取所述沿程温升梯度场中梯度值大于零且位于输电线路杆塔下方保护区内的连通区域，生成初始热源候选斑块；

7、提取所述初始热源候选斑块在所述可见光图像序列中对应区域的烟雾边缘轮廓线，计算所述烟雾边缘轮廓线各节点的局部弯折曲率；

8、根据所述局部弯折曲率将所述烟雾边缘轮廓线划分为弥散型烟雾边缘段和锐利型干扰边缘段；

9、对所述弥散型烟雾边缘段包围的像素区域，沿垂直于地表方向对可见光透射率进行积分，生成烟柱光学厚度累积量；

10、将所述烟柱光学厚度累积量与所述沿程温升梯度场在地理空间坐标系下进行配准，生成多源融合火点特征向量；

11、根据所述多源融合火点特征向量和无人机实时飞行姿态参数，计算小面积山火火点的三维空间地理坐标。

12、第二方面，基于多源传感融合的输电线路小面积山火无人机宽幅监测装置，包括：

13、获取模块，用于获取无人机双光吊舱沿输电线路走廊飞行时同步采集的红外热成像序列和对应视角的可见光图像序列；沿无人机飞行航迹方向，对所述红外热成像序列中相邻帧的像素温度值求偏导数，生成沿程温升梯度场；

14、提取模块，用于提取所述沿程温升梯度场中梯度值大于零且位于输电线路杆塔下方保护区内的连通区域，生成初始热源候选斑块；提取所述初始热源候选斑块在所述可见光图像序列中对应区域的烟雾边缘轮廓线，计算所述烟雾边缘轮廓线各节点的局部弯折曲率；

15、计算模块，用于根据所述局部弯折曲率将所述烟雾边缘轮廓线划分为弥散型烟雾边缘段和锐利型干扰边缘段；对所述弥散型烟雾边缘段包围的像素区域，沿垂直于地表方向对可见光透射率进行积分，生成烟柱光学厚度累积量；

16、配准模块，用于将所述烟柱光学厚度累积量与所述沿程温升梯度场在地理空间坐标系下进行配准，生成多源融合火点特征向量；根据所述多源融合火点特征向量和无人机实时飞行姿态参数，计算小面积山火火点的三维空间地理坐标。

17、第三方面，一种计算设备，包括：

18、一个或多个处理器；

19、存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述的方法。

20、第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述的方法。

21、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

22、通过沿无人机飞行航迹方向对红外热成像序列中相邻帧的像素温度值求偏导数生成沿程温升梯度场，将传统基于单帧静态温度绝对值的判别方式转变为基于帧间温度变化速率的动态判别方式。沿程温升梯度场反映了地表各位置温度沿时间轴的瞬时变化速率，真实山火燃烧区域的温度随时间持续上升，其帧间温升率为正值；而裸露岩石、金属构架等静态高温物体的温度随时间保持稳定或仅随日照缓慢变化，其帧间温升率接近于零。因此，沿程温升梯度场能够在众多静态高温干扰中有效凸显出真实山火的升温信号，从根源上降低了仅凭温度绝对值判别带来的误报风险，显著提升了对面积仅数平方米的初期小面积火点的检测灵敏度。

23、通过对弥散型烟雾边缘段包围的像素区域沿垂直于地表方向进行可见光透射率积分，生成烟柱光学厚度累积量，将传统对烟雾区域的定性存在性判断升级为定量光学厚度测量。烟柱光学厚度累积量反映了从地表至传感器接收平面之间整段竖直光柱内烟柱对可见光的累积衰减程度，真实燃烧产生的烟雾颗粒对可见光具有显著的散射和吸收作用，其光学厚度与燃烧强度、烟柱浓度呈正相关；而山林间常见的雾气、扬尘等非火因气溶胶的光学厚度分布特征与燃烧烟柱存在本质差异。因此，烟柱光学厚度累积量不仅能够按像素级分辨率量化烟柱的浓淡程度以评估火势强弱，还能通过光学厚度的量值范围有效剔除雾气、扬尘对烟雾检测的干扰，解决了现有方法对薄烟雾易漏报、对非火气溶胶易误判的问题。

24、通过提取烟雾边缘轮廓线各节点的局部弯折曲率，将烟雾边缘轮廓线划分为弥散型烟雾边缘段和锐利型干扰边缘段，利用真实烟雾边缘轮廓线在空气湍流作用下自然呈现蜿蜒弥散、曲率低缓的物理特征，与人工构筑物、山体棱线等具有规整锐利边缘的干扰物体在轮廓几何形态上的本质差异，实现了对烟雾区域与非烟雾干扰区域的精确分割，避免了将建筑物轮廓、道路边界等误纳入烟雾分析范围。

25、通过将烟柱光学厚度累积量与沿程温升梯度场在地理空间坐标系下进行配准生成多源融合火点特征向量，实现了红外通道的温度动态变化信息与可见光通道的烟雾光学定量信息在同一地理空间基准下的逐像素对应融合。该融合机制使得只有同时满足存在持续温升和存在定量烟柱光学厚度双重物理条件的空间位置才会被识别为火点，消除了单源传感器信息不完备导致的误报和漏报。

1.基于多源传感融合的输电线路小面积山火无人机宽幅监测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于多源传感融合的输电线路小面积山火无人机宽幅监测方法，其特征在于，沿无人机飞行航迹方向，对所述红外热成像序列中相邻帧的像素温度值求偏导数，生成沿程温升梯度场，包括：

3.根据权利要求2所述的基于多源传感融合的输电线路小面积山火无人机宽幅监测方法，其特征在于，提取所述初始热源候选斑块在所述可见光图像序列中对应区域的烟雾边缘轮廓线，计算所述烟雾边缘轮廓线各节点的局部弯折曲率，包括：

4.根据权利要求3所述的基于多源传感融合的输电线路小面积山火无人机宽幅监测方法，其特征在于，根据所述局部弯折曲率将所述烟雾边缘轮廓线划分为弥散型烟雾边缘段和锐利型干扰边缘段，包括：

5.根据权利要求4所述的基于多源传感融合的输电线路小面积山火无人机宽幅监测方法，其特征在于，对所述弥散型烟雾边缘段包围的像素区域，沿垂直于地表方向对可见光透射率进行积分，生成烟柱光学厚度累积量，包括：

6.根据权利要求5所述的基于多源传感融合的输电线路小面积山火无人机宽幅监测方法，其特征在于，将所述烟柱光学厚度累积量与所述沿程温升梯度场在地理空间坐标系下进行配准，生成多源融合火点特征向量，包括：

7.根据权利要求6所述的基于多源传感融合的输电线路小面积山火无人机宽幅监测方法，其特征在于，根据所述多源融合火点特征向量和无人机实时飞行姿态参数，计算小面积山火火点的三维空间地理坐标，包括：

8.基于多源传感融合的输电线路小面积山火无人机宽幅监测系统，该系统实现如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，包括：

9.一种计算设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。