一种地下电缆的定位方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种地下电缆的定位方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着现代城市化进程的推进，架空输电线路受到城市规划、环境景观、线路走廊的限制，地下电力电缆的应用日益增加。由于土壤中环境复杂，为了保证地下电缆的安全性，通常需要对地下电缆裹上导体屏蔽、绝缘屏蔽、半导电阻水带等层层保护罩，导致地下电缆具有很强的隐蔽性。
3.地下电缆的隐藏性也给电力电缆的管理和监测带来新的难题。由于地下电缆信息不完善和管理漏洞等原因使得施工过程中各类挖断电缆或损坏电缆等事故频发，由此造成的供电和通讯中断给人们的生产和生活带来了严重的影响，造成巨大的社会经济损失。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种地下电缆的定位方法、装置、设备及存储介质，通过对探地雷达仪器探测到地下电缆的雷达图像进行图像处理，精确识别定位地下电缆，方便地下电缆的工程管理。
5.根据本发明的一方面，提供了一种地下电缆的定位方法，包括：
6.获取地下电缆的雷达图像；
7.对所述雷达图像进行预处理得到目标电缆图像；
8.基于列相连聚类算法对所述目标电缆图像中的各像素点进行聚类得到目标电缆曲线，所述列相连聚类算法是依据所述目标电缆图像中各列的像素点在行方向上的连续性进行像素点聚类；
9.对所述目标电缆曲线进行曲线拟合得到目标电缆曲线的拟合方程，根据所述拟合方程对所述地下电缆进行定位。
10.根据本发明的另一方面，提供了一种地下电缆的定位装置，包括：
11.获取模块，用于获取地下电缆的雷达图像；
12.预处理模块，用于对所述雷达图像进行预处理得到目标电缆图像；
13.聚类模块，用于基于列相连聚类算法对所述目标电缆图像中的各像素点进行聚类得到目标电缆曲线，所述列相连聚类算法是依据所述目标电缆图像中各列的像素点在行方向上的连续性进行像素点聚类；
14.定位模块，用于对所述目标电缆曲线进行曲线拟合得到目标电缆曲线的拟合方程，根据所述拟合方程对所述地下电缆进行定位。
15.根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
16.至少一个处理器；以及
17.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
18.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的地下电缆的定位方法。
19.根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的地下电缆的定位方法。
20.本发明实施例的技术方案，通过获取地下电缆的雷达图像；对雷达图像进行预处理得到目标电缆图像；基于列相连聚类算法对目标电缆图像中的各像素点进行聚类得到目标电缆曲线，列相连聚类算法是依据目标电缆图像中各列的像素点在行方向上的连续性进行像素点聚类；对目标电缆曲线进行曲线拟合得到目标电缆曲线的拟合方程，根据拟合方程对地下电缆进行定位，达到了精确识别定位地下电缆，方便地下电缆的工程管理的有益效果。
21.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是根据本发明实施例一提供的一种地下电缆的定位方法的流程图；
24.图2a是根据本发明实施例二提供的一种地下电缆的定位方法的流程图；
25.图2b是示例的地下电缆的雷达图像、经过阈值分割得到的初始电缆图像和经过平滑处理得到的目标电缆图像；
26.图3a是根据本发明实施例三提供的一种地下电缆的定位方法的流程图；
27.图3b是列相连聚类算法的示意图；
28.图3c是本发明实施例三提供的一种确定目标电缆曲线方法的示意图；
29.图3d是本发明提供的一种确定目标电缆曲线拟合方程的示意图；
30.图4是根据本发明实施例四提供的一种地下电缆的定位装置的结构示意图；
31.图5是实现本发明实施例的地下电缆的定位方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
32.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
33.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用
的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
34.实施例一
35.图1为本发明实施例一提供了一种地下电缆的定位方法的流程图，本实施例可适用于对地下掩埋的电缆进行定位识别的情况，该方法可以由地下电缆的定位装置来执行，该地下电缆的定位装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该地下电缆的定位装置可配置于电子设备中。如图1所示，该方法包括：
36.s110、获取地下电缆的雷达图像。
37.其中，地下电缆的雷达图像是由探地雷达向地面扫描得到的可能包含地下电缆的扫描图像，该雷达图像可以是探地雷达b型(gprb-scan)扫描图像。
38.示例性的，获取地下电缆的雷达图像的方式可以是在具备本发明提供的地下电缆的定位方法的电子设备中配备探地雷达，通过探地雷达在地面探测得到雷达图像；也可以获取其他探地雷达仪器所采集的地下电缆的雷达图像。
39.探地雷达(groundpenetratingradar，简称gpr)是利用频率介于106～109hz的无线电波来确定地下介质的一种地球物理探测仪器。其发射天线将高频短脉冲电磁波定向送入地下，电磁波在传播过程中遇到存在电性差异的地层或目标体就会发生反射和透射，产生需要的雷达波和衍生波，接收天线收到反射波信号并将其数字化，并记录具有电缆双曲线和衍生波特征的探地雷达b-scan图像。但是，雷达图像会有许多的雷达衍射波不能直接反映地下目标的信息,现阶段主要依靠gpr专家经验解释,这会导致图像解释结果不一致性、耗时长等问题。因此，还需要对所采集的图像进行相应的处理，并根据反射波的传播时间、幅度和波形，判断地下电缆的空间位置、结构及其分布等信息。
40.s120、对雷达图像进行预处理得到目标电缆图像。
41.具体的，由于电缆埋在地下，土壤中的环境又十分复杂，因此，通过雷达扫描得到的雷达图像处了包含电缆还可能土壤的各种杂质，需要通过对雷达图像进行去除背景、降噪和平滑边界等预处理，以提取相对清晰的目标电缆图像。
42.需要说明的是，本发明实施例对雷达图像的预处理方法不作限定，例如去除背景的方法可以是多灰度阈值分割或二值化处理，降噪和平滑边界的方法可以是空间域滤波、变换域滤波或微分与变分等图像滤波方法，还可以是基于形态学的图像处理方法。
43.s130、基于列相连聚类算法对目标电缆图像中的各像素点进行聚类得到目标电缆曲线，列相连聚类算法是依据目标电缆图像中各列的像素点在行方向上的连续性进行像素点聚类。
44.具体的，经过预处理得到目标电缆图像虽然是相对清晰的，但是受到地下环境的负载型以及雷达探测仪扫描时的不稳定性，会出现许多分散的或不规则的像素点集，还无法准确确定电缆曲线。需要进一步对目标电缆图像中的像素点进行聚类消除不规则像素点集确定具有明显电缆特征的图像，从而确定电缆曲线。本发明实施例所采用的聚类方法为列相连聚类方法，列相连聚类方法的基本思想是根据目标电缆图像中各列的像素点在在行
方向上的连续性对各像素点进行聚类，以消除不规则曲线并提取特征电缆曲线。
45.需要说明的是，根据列相连聚类方法聚类得到的电缆图像所确定的电缆曲线可能存在多条，还可以根据电缆在地下的掩埋特点进一步排除干扰曲线，确定目标电缆曲线。
46.s140、对目标电缆曲线进行曲线拟合得到目标电缆曲线的拟合方程，根据拟合方程对地下电缆进行定位。
47.具体的，对聚类得到的目标电缆曲线进行曲线拟合可以得到目标电缆曲线的拟合方程，由于采用雷达探测仪从地平面向下所探测到的电缆通常为抛物线或单支双曲线等圆锥曲线的形状，因此，可以根据拟合得到圆锥曲线方程求解得到电缆曲线的中心点和顶点，从而实现对地下电缆的精确定位。
48.示例性的，对目标电缆曲线进行曲线拟合的方法可以是采用正交距离拟合算法或最小二乘算法进行曲线拟合确定拟合方程，或者也可以采用曲线绘制工具绘制目标电缆曲线对应的拟合曲线，并确定拟合方程。本发明实施例对此不设限制。
49.本发明实施例的技术方案，通过获取地下电缆的雷达图像；对雷达图像进行预处理得到目标电缆图像；基于列相连聚类算法对目标电缆图像中的各像素点进行聚类得到目标电缆曲线，列相连聚类算法是依据目标电缆图像中各列的像素点在行方向上的连续性进行像素点聚类；对目标电缆曲线进行曲线拟合得到目标电缆曲线的拟合方程，根据拟合方程对地下电缆进行定位，能够精确识别定位地下电缆，方便地下电缆的工程管理。
50.实施例二
51.图2a为本发明实施例二提供的一种地下电缆的定位方法的流程图，本实施例对实施例一中的步骤s120进一步细化。如图2a所示，该方法包括：
52.s210、获取地下电缆的雷达图像。
53.s220、对雷达图像进行阈值分割处理得到初始电缆图像。
54.具体的，通过设置分割阈值，并基于分割阈值对雷达图像进行阈值分割处理可以得到去除背景噪点的初始电缆图像，当阈值个数为一个时，阈值分割可以简化为二值化处理。
55.其中，重要的是分割阈值的设置，分割阈值的设置好坏将会直接影响阈值分割的效果。本发明实施例采用最大类间方差法确定组最佳分割阈值。最大类间方差法的基本思想是获取雷达图像中所有像素点的灰等级g＝{0,1,2，
…
，255}；统计各灰度级的像素点个数，确定各灰度级的像素点出现的概率，即：
[0056][0057]
其中，fk为灰度级为k的像素点个数，n为雷达图像总像素点个数，pk为灰度级为k的像素点出现的概率。
[0058]
若将雷达图像的像素点按灰度级分为c0和c1两类，即c0＝{0,1,2,
…
,t}，c1＝{t 1,t 2,
…
,255}，其中t为分割阈值。则两类出现的概率分布分别为：
[0059]
[0060][0061]
其中，ω0为c0类出现的概率分布，ω1为c1类出现的概率分布。
[0062]
两类的灰度级均值分别为：
[0063][0064][0065]
其中，u
255
为c0类的灰度级均值，u
t
为c1类的灰度级均值。
[0066]
采用类间方差作为分类性能高低的判决函数，即
[0067][0068]
则，最佳分割阈值t为：
[0069][0070]
示例性的，采用上述最大类间方差方法所确定的最佳分割阈值，对雷达图像进行阈值分割处理得到的初始电缆图像中的各像素点的灰度级为：
[0071][0072]
其中，f(i,j)为雷达图像中第i行j列的像素点的灰度级，t为分割阈值，g(i,j)为经过阈值分割后，雷达图像中第i行j列的像素点的灰度级。
[0073]
s230、基于形态学操作对初始电缆图像进行平滑处理得到目标电缆图像。
[0074]
具体的，形态学操作的目的是提取图像中的分量信息，该分量信息通常对于表达和描绘图像的形状具有重要意义，通常是图像理解时所使用的最本质的形状特征。形态学操作主要包括：腐蚀、膨胀、开运算、闭运算以及形态梯度学运算等操作。
[0075]
具体的，腐蚀操作和膨胀操作是形态学运算的基础，对图像进行腐蚀操作就是用结构体b对初始电缆图像a中的每个像素点进行扫描并进行“与”操作，通常在去除小颗粒噪声以及消除目标物之间的粘连是非常有效的。形态学膨胀是腐蚀的反向操作，对图像进行膨胀操作就是使用与腐蚀相同的结构体b对初始电缆图像a中的每个像素点进行扫描并进行“或”操作，膨胀时用以连接间断的线，或者使因阈值分割处理被间断开的区域重新连接。也可以将开运算或闭运算将腐蚀与膨胀结合起来，对阈值分割后得到的初始电缆图像进行形态学开闭操作以实现平滑边界。
[0076]
示例性的，如图2b所示，三幅图依次是地下电缆的雷达图像、经过阈值分割处理得到的初始电缆图像和经过形态学操作得到的目标电缆图像。
[0077]
s240、基于列相连聚类算法对目标电缆图像中的各像素点进行聚类得到目标电缆曲线，列相连聚类算法是依据目标电缆图像中各列的像素点在行方向上的连续性进行像素点聚类。
[0078]
s250、对目标电缆曲线进行曲线拟合得到目标电缆曲线的拟合方程，根据拟合方程对地下电缆进行定位。
[0079]
本发明实施例的技术方案，通过获取地下电缆的雷达图像；对雷达图像进行阈值分割处理得到初始电缆图像；基于形态学操作对初始电缆图像进行平滑处理得到目标电缆图像；基于列相连聚类算法对目标电缆图像中的各像素点进行聚类得到目标电缆曲线，列相连聚类算法是依据目标电缆图像中各列的像素点在行方向上的连续性进行像素点聚类；对目标电缆曲线进行曲线拟合得到目标电缆曲线的拟合方程，根据拟合方程对地下电缆进行定位，能够精确识别定位地下电缆，方便地下电缆的工程管理。
[0080]
可选的，基于形态学操作对所述初始电缆图像进行平滑处理得到目标电缆图像，包括：
[0081]
对所述初始电缆图像进行形态学闭操作；
[0082]
对形态学闭操作之后的初始电缆图像进行形态学开操作得到目标电缆图像。
[0083]
其中，形态学闭操作是指先执行膨胀操作，再执行腐蚀操作；形态学开操作是指先执行腐蚀操作再执行膨胀操作。
[0084]
具体的，先对初始电缆图像进行形态学闭操作，具体原理是：采用结构体b对初始电缆图像对应的像素集a1先进行膨胀操作，随后进行腐蚀操作，填充具有小孔的对象，以小间隙连接相邻的对象，并平滑其边界，即：
[0085][0086]
其中，a1是初始电缆图像对应的像素集，b为结构体，a1·
b表示形态学闭操作，表示膨胀操作，表示腐蚀操作。a2是形态学闭操作之后的初始电缆图像对应的像素集。
[0087]
然后，再对形态学闭操作之后的初始电缆图像进行形态学开操作，具体原理是采用结构体b对形态学闭操作之后的初始电缆图像对应的像素集a2先进行腐蚀，随后进行膨胀，消除细微点，在细微的点处分离关节物体，并平滑目标双曲线的边界，即：
[0088][0089]
其中，a2是形态学闭操作之后的初始电缆图像对应的像素集，b为结构体，表示形态学开操作，表示膨胀操作，表示腐蚀操作。
[0090]
实施例三
[0091]
图3a为本发明实施例二提供的一种地下电缆的定位方法的流程图，本实施例对实施例一中的步骤s130进一步细化。如图3a所示，该方法包括：
[0092]
s310、获取地下电缆的雷达图像。
[0093]
s320、对雷达图像进行预处理得到目标电缆图像。
[0094]
s330、沿着目标电缆图像的行扫描方向依次对目标电缆图像中每一列的各像素点进行行扫描，获取目标电缆图像各列包含的列像素点集；列像素点集为每列中的连续像素点构成的集合。
[0095]
其中，目标电缆图像一般为矩形图像，目标电缆图像对应的像素点集d可以为一个i
×
j的矩阵，列像素点集是像素点集d中第j列(j＝{0,1,
…
,j-1})的连续像素点构成的集合。
[0096]
具体的，获取目标电缆图像的列像素点集的方式可以是选定起始扫描位置和列扫描方向，一般地，可以以目标电缆图像的左上角的第一个像素点为起始扫描位置，采用从上至下的行扫描方向依次对目标电缆图像中第1行至第i-1行的像素点进行扫描。对于每一列中的各像素点，将连续的像素点构成的集合确定为列像素点集。示例性的，如图3b所示，第0列包含的列像素点集为4个，第1列包含的列像素点集为3个，第2列包含的列像素点集为4个。
[0097]
s340、对于各列像素点集，若列像素点集中的像素点个数大于或等于阈值，则将列像素点集标记为列段。
[0098]
具体的，对于每个列像素点集，若列像素点集中的像素点个数大于或等于阈值，则将列像素点集标记为列段；若列像素点集中的像素点个数小于阈值，则将列像素点集标记为非列段，在后续的聚类过程非列段将作为噪点被删除或中或者不参与聚类操作。
[0099]
示例性的，如图3b所示，若选定阈值为3，则第0列包含的4个列像素点集中第2个列像素点集标记为非列段，其余列像素点集标记为列段；第1列包含的3个列像素点集均标记为列段，第2列包含的4个列像素点集均标记为列段。
[0100]
s350、沿着目标电缆图像的列扫描方向依次对目标电缆图像中各列的列段进行列扫描，根据列段在相邻列上的连续性对各列段进行聚类得到多个备选列段点集。
[0101]
具体的，列相连聚类算法的基本思想是依据目标电缆图像中各列的像素点在行方向上的连续性进行像素点聚类。因此，在确定各列包含的列段之后，沿着目标电缆图像的列扫描方向依次对目标电缆图像中各列的列段进行扫描，根据相邻列段的连续性对各列段进行聚类得到多个备选列段点集。
[0102]
示例性，以目标电缆图像的第一列为起始扫描位置，采用从左至右的列扫描方向依次对目标电缆图像中第0列至第j-1列的像素点进行扫描，确定每一列中的列段是否存在相连列段，相邻列段是指在列扫描方向的相邻列上与该列段相连的列段。若存在，则认为该列段在相邻列上具有连续性，从而将该列段与相连的列段聚类为一个备选列段点集。通过根据目标电缆图像中每个列段在相邻列上的连续性对各列段进行聚类可以得到多个备选列段点集。
[0103]
s360、将具有交集的两个备选列段点集分别确定为目标列段点集，将各目标列段点集的中心点曲线分别确定为目标电缆曲线。
[0104]
具体的，由于地下情况复杂，聚类得到的多个备选列段点集还不能据此确定目标电缆曲线。地下的掩埋的电缆通常采用双电缆，因此，将具有两个弧形点集的备选列段点集确定为目标电缆曲线，排除其他点集的干扰。
[0105]
示例性的，如图3c所示，根据目标电缆图像中每个列段在相邻列上的连续性对各列段进行聚类可以得到5个备选列段点集，其中，将具有交集的点集的两个备选列段点集确定为目标列段点集，分别获取两个目标列段点集的中心点曲线可以得到两条目标电缆曲线。
[0106]
s370、对目标电缆曲线进行曲线拟合得到目标电缆曲线的拟合方程，根据拟合方程对地下电缆进行定位。
[0107]
本发明实施例的技术方案，通过获取地下电缆的雷达图像；对雷达图像进行预处理得到目标电缆图像；沿着目标电缆图像的行扫描方向依次对目标电缆图像中每一列的各
像素点进行行扫描，获取目标电缆图像各列包含的列像素点集，列像素点集为每列中的连续像素点构成的集合；对于各列像素点集，若列像素点集中的像素点个数大于或等于阈值，则将列像素点集标记为列段；沿着目标电缆图像的列扫描方向依次对目标电缆图像中各列的列段进行列扫描，根据列段在相邻列上的连续性对各列段进行聚类得到多个备选列段点集；将具有交集的两个备选列段点集分别确定为目标列段点集，将各目标列段点集的中心点曲线分别确定为目标电缆曲线；对目标电缆曲线进行曲线拟合得到目标电缆曲线的拟合方程，根据拟合方程对地下电缆进行定位，能够精确识别定位地下电缆，方便地下电缆的工程管理。
[0108]
可选的，步骤s350，沿着目标电缆图像的行扫描方向依次对目标电缆图像中各列的列段进行扫描，根据各列段在相邻列上的连续性对各列段进行聚类得到多个备选列段点集，包括：
[0109]
s351、将目标电缆图像的起始列中的各列段，以及在目标电缆图像的非起始列中的满足预设条件的各列段分别确定为一个初始列段点集；预设条件为非起始列中的列段在列扫描方向的反方向上的相邻列中不存在相连列段。
[0110]
具体的，在根据列段在相邻列上的连续性对各列段进行聚类得到多个备选列段点集之前首先需要确定初始类列段点集，用于聚类下一列的相连列段。初始类列段点集可以采用两种方式确定，第一种是对于目标电缆图像的起始列，将起始列中的各列段分别确定为一个初始列段点集；第二种是对于目标电缆图像的非起始列，将非起始列中的满足预设条件的各列段分别确定为一个初始列段点集。
[0111]
其中，非起始列中的各列段确定为初始列段点集所需满足的预设条件为：为所述非起始列中的列段在列扫描方向的反方向上不存在相连列段。也就是说若非起始列中的列段为新出现的列段，则将该列段确定为初始列段点集。
[0112]
示例性的，如图3b所示，第0列为起始列，则第0列中的3个列段分别确定为一个初始列段点集；例如，(0,1)列段为第一初始列段点集，(0,2)列段为第二初始列段点集，(0,3)列段为第三初始列段点集；其中(j,n)列段表示第j列的第n个列段，如(0,1)列段表示第0列的第1个列段。
[0113]
另外，作为非起始列的第2列中的第4个列段在列扫描方向的反方向上的相邻列中没有相连列段，因此，非起始列的(2，4)列段也可以确定为一个初始列段点集。
[0114]
s352、以目标电缆图像的起始列开始，沿着列扫描方向对各初始列段点集的相邻列分别进行扫描，依次判断各初始列段点集在相邻列中是否存在相连列段；若是，则执行s353；若否，则执行s354。
[0115]
示例性，如图3b所示，以目标电缆图像的起始列j＝0开始，沿着列扫描方向对第一初始列段点集、第二初始列段点集和第一初始列段点集的相邻列分别进行扫描，依次判断每个初始列段点集在相邻列中是否存在相连的列段。判断结果分别为第一初始列段点集和第二初始列段点集在相邻列中存在相连的列段，执行s353。第三初始列段点集在相邻列中不存在相连的列段，执行s354。
[0116]
s353、将相连列段聚类到初始列段点集中。
[0117]
具体的，若初始列段点集在相邻列中存在相连的列段，即列段在相邻列上具有连续性，则将相连列段聚类到初始列段点集中，使相连列段中的像素点与初始列段点集中的
像素点聚类为新的初始列段点集。
[0118]
示例性的，如图3b所示，(0,1)列段对应的第一初始列段点集与相连列段(1,1)列段(图中未示出列段标号)聚类为新的第一初始列段点集。
[0119]
s354、将初始列段点集确定为一个备选列段点集。
[0120]
具体的，若初始列段点集在相邻列中不存在相连的列段，即列段在相邻列上不具有连续性，则该初始列段点集对像素点的聚类操作结束，将该初始列段点集确定为一个备选列段点集。
[0121]
示例性的，如图3b所示，(0,3)列段对应的第三初始列段点集确定为备选列段点集。
[0122]
s355、继续沿着目标电缆图像的列扫描方向对各初始列段点集的相邻列分别进行扫描，判断初始列段点集在相邻列中是否存在相连列段，直到完成对目标电缆图像的扫描。
[0123]
具体的，在将第一列中的初始列段点集与第二列中相连的列段进行聚类生成新的初始列段点集之后，沿着目标电缆图像的列扫描方向对第三列进行扫描，判断初始列段点集在相邻列中是否存在相连列段，根据初始列段点集在相邻列上的连续性对初始列段点集和相连列段进行聚类，直到完成对目标电缆图像的所有列的扫描，则完成聚类操作。
[0124]
s356、将各初始列段点集分别确定为一个备选列段点集。
[0125]
具体的，将聚类得到的各初始列段点集分别确定为一个备选列段点集，从而可以确定目标电缆图像对应的多个备选列段点集。
[0126]
可选的，步骤s353，将相连列段聚类到初始列段点集中，包括：
[0127]
s3531、若初始列段点集在相邻列上存在一个相连列段，则将相连列段中的像素点聚类到初始列段点集中。
[0128]
示例性的，如图3b所示，(0,1)列段在相邻列上仅存在一个相连列段，即(1,1)列段，因此，将(1,1)列段中的像素点聚类到(0,1)列段对应的第一初始列段点集中，得到新的第一初始列段点集。
[0129]
s3532、若初始列段点集在相邻列上存在至少两个相连列段，则将初始列段点集分裂为与相连列段数量相同的初始列段点集；将各相连列段中的像素点分别聚类到对应的分裂得到的初始列段点集中，并将分裂前的初始列段点集删除。
[0130]
示例性的，如图3b所示，(0,2)列段在相邻列上仅存在两个相连列段，即(1,2)列段和(1,3)列段(图中未示出阶段标号)，因此，将(0,2)列段对应的第二初始列段点集分裂为与相连列段数量相同的初始列段点集，即将第二初始列段点集分裂为两个初始列段点集分裂：第二初始列段点集和第四初始列段点集。并将(1,2)列段聚类到第二初始列段点集中得到新的第二初始列段点集；将(1,3)列段聚类到第四初始列段点集中得到新的第四初始列段点集。
[0131]
需要说明的是，将初始列段点集分裂为与相连列段数量相同的初始列段点集的原则是：优先进行对称分裂；若不能对称分裂，可以根据相连列段中的像素点数量，或者与相连列段相连的像素点个数进行分裂。
[0132]
在上述任一实施例的基础上，对目标电缆曲线进行曲线拟合得到目标电缆曲线的拟合方程，根据拟合方程对地下电缆进行定位，包括：
[0133]
获取目标电缆曲线的顶点在预设坐标系下的顶点坐标；
[0134]
在所述目标电缆曲线上所述顶点的两侧分别获取一个目标点的目标点坐标；其中，各所述目标点满足预设约束条件；
[0135]
将各所述目标点坐标分别代入预设电缆曲线参数方程确定所述目标电缆曲线的拟合方程；
[0136]
根据所述顶点坐标和所述目标电缆曲线的拟合方程确定所述地下电缆的埋藏深度和电缆直径，从而对所述地下电缆进行定位。
[0137]
具体的，建立预设坐标系，获取目标电缆曲线的顶点在预设坐标系下的顶点坐标p
t
(x
t
,y
t
)。示例性，如图3d所示，以地面水平线为x轴，目标电缆曲线的顶点在地面水平线的映射点为原点，建立预设坐标系。
[0138]
在目标电缆曲线上顶点的一侧任意获取第一目标点坐标pr(xr,yr)，在目标电缆曲线上顶点的另一侧任意获取第二目标点坐标p
l
(x
l
,y
l
)；其中，第一目标点坐标和第二目标点坐标是否满足预设约束条件：
[0139][0140]
预设电缆曲线参数方程可以为
[0141][0142]
其中，y和x分别为预设电缆曲线上的像素点的纵坐标和横坐标值，该纵坐标与雷达波的双向传播时间成正比，横坐标与雷达沿预设横轴方向的距离成正比；(x0,y0)为双曲线的中心点坐标，a是半长轴的长度，b是半短轴的长度，双曲线的拟合主要是由双曲线的a、b,x0和y0参数值决定。
[0143]
将各目标点坐标分别代入预设电缆曲线参数方程可以得到：
[0144]
a＝y
0-y
t
；
[0145][0146]
从而确定目标电缆曲线的拟合方程。
[0147]
根据顶点坐标p
t
(x
t
,y
t
)代入所述目标电缆曲线的拟合方程确定中心点坐标(x0,y0)；
[0148][0149][0150]
根据中心点坐标(x0,y0)，确定地下电缆的埋藏深度为y0 (y
0-y
t
)；电缆直径为2(y
0-y
t
)，从而实现对所述地下电缆的定位。
[0151]
实施例四
[0152]
图4为本发明实施例四提供的一种地下电缆的定位装置的结构示意图。如图4所
示，该装置包括：获取模块410、预处理模块420、聚类模块430和定位模块440；
[0153]
其中，获取模块410，用于获取地下电缆的雷达图像；
[0154]
预处理模块420，用于对所述雷达图像进行预处理得到目标电缆图像；
[0155]
聚类模块430，用于基于列相连聚类算法对所述目标电缆图像中的各像素点进行聚类得到目标电缆曲线，所述列相连聚类算法是依据所述目标电缆图像中各列的像素点在行方向上的连续性进行像素点聚类；
[0156]
定位模块440，用于对所述目标电缆曲线进行曲线拟合得到目标电缆曲线的拟合方程，根据所述拟合方程对所述地下电缆进行定位。
[0157]
可选的，所述预处理模块420，包括：
[0158]
阈值分割单元，用于对所述雷达图像进行阈值分割处理得到初始电缆图像；
[0159]
平滑处理单元，用于基于形态学操作对所述初始电缆图像进行平滑处理得到目标电缆图像。
[0160]
可选的，所述平滑处理单元，具体用于：
[0161]
对所述初始电缆图像进行形态学闭操作；
[0162]
对形态学闭操作之后的初始电缆图像进行形态学开操作得到目标电缆图像。
[0163]
可选的，所述聚类模块430，包括：
[0164]
获取单元，用于沿着所述目标电缆图像的行扫描方向依次对所述目标电缆图像中每一列的各像素点进行行扫描，获取所述目标电缆图像中各列包含的列像素点集；所述列像素点集为每列中的连续像素点构成的集合；
[0165]
标记单元，用于对于各所述列像素点集，若所述列像素点集中的像素点个数大于或等于阈值，则将所述列像素点集标记为列段；
[0166]
聚类单元，用于沿着所述目标电缆图像的列扫描方向依次对所述目标电缆图像中各列的列段进行列扫描，根据各所述列段在相邻列上的连续性对各所述列段进行聚类得到多个备选列段点集；
[0167]
确定单元，用于将具有交集的两个备选列段点集分别确定为目标列段点集，将各所述目标列段点集的中心点曲线分别确定为目标电缆曲线。
[0168]
可选的，所述聚类单元，包括：
[0169]
第一确定子单元，用于将所述目标电缆图像的起始列中的各列段，以及在所述目标电缆图像的非起始列中的满足预设条件的各列段分别确定为一个初始列段点集；所述预设条件为所述非起始列中的各列段在所述列扫描方向的反方向上的相邻列中不存在相连列段；
[0170]
第一判断子单元，用于以所述目标电缆图像的起始列开始，沿着所述列扫描方向对各所述初始列段点集的相邻列分别进行扫描，依次判断所述初始列段点集在所述相邻列中是否存在相连列段；
[0171]
聚类子单元，用于若是，则将所述相连列段聚类到所述初始列段点集中；
[0172]
第二确定子单元，用于若否，则将所述初始列段点集确定为一个备选列段点集；
[0173]
第二判断子单元，用于继续沿着所述目标电缆图像的列扫描方向对各所述初始列段点集的相邻列分别进行扫描，依次判断各所述初始列段点集在所述相邻列中是否存在相连列段，直到完成对所述目标电缆图像的扫描；
[0174]
将各所述初始列段点集分别确定为一个备选列段点集。
[0175]
可选的，所述聚类子单元，具体用于：
[0176]
若所述初始列段点集在相邻列上存在一个相连列段，则将所述相连列段中的像素点聚类到所述初始列段点集中；
[0177]
若所述初始列段点集在相邻列上存在至少两个相连列段，则将初始列段点集分裂为与所述相连列段数量相同的初始列段点集；将各相连列段中的像素点分别聚类到对应的分裂得到的初始列段点集中，并将分裂前的初始列段点集删除。
[0178]
可选的，所述定位模块440，具体用于：
[0179]
获取所述目标电缆曲线的顶点在预设坐标系下的顶点坐标；
[0180]
在所述目标电缆曲线上所述顶点的两侧分别获取一个目标点的目标点坐标；其中，各所述目标点满足预设约束条件；
[0181]
将各所述目标点坐标分别代入预设电缆曲线参数方程确定所述目标电缆曲线的拟合方程；
[0182]
根据所述顶点坐标和所述目标电缆曲线的拟合方程确定所述地下电缆的埋藏深度和电缆直径，从而对所述地下电缆进行定位。
[0183]
本发明实施例所提供的地下电缆的定位装置可执行本发明任意实施例所提供的地下电缆的定位方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0184]
实施例五
[0185]
图5示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
[0186]
如图5所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(rom)12、随机访问存储器(ram)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(rom)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(ram)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、rom12以及ram13通过总线14彼此相连。输入/输出(i/o)接口15也连接至总线14。
[0187]
电子设备10中的多个部件连接至i/o接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
[0188]
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如地下电缆的定位方法。
[0189]
在一些实施例中，地下电缆的定位方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到ram13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的地下电缆的定位方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行地下电缆的定位方法。
[0190]
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
[0191]
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
[0192]
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0193]
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
[0194]
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网
(lan)、广域网(wan)、区块链网络和互联网。
[0195]
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
[0196]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0197]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。