吳亮, 許國(guó)偉, 范晟, 方志丹, 林來(lái)鑫

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕頭供電局，廣東汕頭,515000）

1 領(lǐng)域識(shí)別方案設(shè)計(jì)

在該方案中，分別獲取樹障砍伐前后完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和多光譜圖像，根據(jù)樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐前的樹障區(qū)域圖像，根據(jù)樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐后的樹障區(qū)域圖像，將砍伐前的樹障區(qū)域圖像和砍伐后的樹障區(qū)域圖像輸入至訓(xùn)練好的區(qū)域識(shí)別模型中得到樹障砍伐區(qū)域圖像。該技術(shù)方案，解決了人工丈量樹障砍伐區(qū)域效率低下的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了樹障砍伐區(qū)域的自動(dòng)提取，提高了樹木砍伐區(qū)域獲取效率。

1.1 領(lǐng)域識(shí)別流程

分別獲取樹障砍伐前后完整的待識(shí)別線路通道的RGB圖像和多光譜圖像。根據(jù)樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐前的樹障區(qū)域圖像。根據(jù)樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐后的樹障區(qū)域圖像。將砍伐前的樹障區(qū)域圖像和砍伐后的樹障區(qū)域圖像輸入至訓(xùn)練好的區(qū)域識(shí)別模型中得到樹障砍伐區(qū)域圖像[1]。處理流程如表1 所示。

表1 領(lǐng)域識(shí)別工作流程

1.2 領(lǐng)域識(shí)別用裝置

該裝置主要由圖像獲取模塊組成，用于分別獲取樹障砍伐前后完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和多光譜圖像，包括砍伐前樹障區(qū)域圖像獲取模塊、砍伐后樹障區(qū)域圖像獲取模塊、樹障砍伐區(qū)域圖像獲取模塊。

砍伐前樹障區(qū)域圖像獲取模塊，用于根據(jù)樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐前的樹障區(qū)域圖像。

砍伐后樹障區(qū)域圖像獲取模塊，用于根據(jù)樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐后 的樹障區(qū)域圖像。

樹障砍伐區(qū)域圖像獲取模塊，用于將砍伐前的樹障區(qū)域圖像和砍伐后的樹障區(qū)域圖像輸入至訓(xùn)練好的區(qū)域識(shí)別模型中得到樹障砍伐區(qū)域圖像。

1.3 領(lǐng)域識(shí)別用電子設(shè)備

本方案需要使用一種圖像處理用電子設(shè)備，該電子設(shè)備核心部件是一個(gè)或多個(gè)處理、存儲(chǔ)裝置。存儲(chǔ)裝置用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序。一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)程序，處理器可實(shí)現(xiàn)本方案任意實(shí)施例所提供的區(qū)域識(shí)別方法[2]。

1.4 存儲(chǔ)

本方案需要使用一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序。其中，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)具體的區(qū)域識(shí)別方法。通過(guò)分別獲取樹障砍伐前后完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和多光譜圖像，根據(jù)樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐前的樹障區(qū)域圖像。根據(jù)樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐后的樹障區(qū)域圖像。去除RGB 圖像和多光譜圖像中的多余的區(qū)域，避免其它區(qū)域?qū)ψR(shí)別樹障砍伐區(qū)域的影響。將砍伐前的樹障區(qū)域圖像和砍伐后的樹障區(qū)域圖像輸入至訓(xùn)練好的區(qū)域識(shí)別模型中得到樹障砍伐區(qū)域圖像，解決人工丈量樹障砍伐區(qū)域效率低下的問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)樹障砍伐區(qū)域的自動(dòng)提取，提高樹木砍伐區(qū)域獲取效率。

2 方案實(shí)施

表1 為本方案實(shí)施方式提供的一種區(qū)域識(shí)別方法的流程。本實(shí)施方式可適用于樹障砍伐區(qū)域識(shí)別的情況，該方法可以由區(qū)域識(shí)別裝置來(lái)執(zhí)行。

2.1 獲取RGB 圖像和多光譜圖像

分別獲取樹障砍伐前后完整的待識(shí)別線路通道的 RGB圖像和多光譜圖像。

通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載相機(jī)拍攝待識(shí)別線路通道樹障砍伐修剪前和修剪后的RGB 圖像和多光譜圖像。多光譜指的是由于太陽(yáng)光是一種不同波長(zhǎng)的連續(xù)光譜，其波長(zhǎng)分布由短到長(zhǎng)。不同顏色的可見(jiàn)光就是因波長(zhǎng)差異而呈現(xiàn)出色彩變化。由于不同物體屬性的區(qū)別，在接受到太陽(yáng)光照射時(shí)，物體表面吸收與反射太陽(yáng)光的比例也不盡相同。多光譜圖像更有利于對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行分割。

分別獲取樹障砍伐前后完整的待識(shí)別線路通道的RGB圖像和多光譜圖像包括：分別獲取樹障砍伐前后待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和多光譜圖像；分別對(duì) RGB 圖像和多光譜圖像進(jìn)行剪裁和拼接得到完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像。通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載 相機(jī)拍攝的待識(shí)別線路通道樹障砍伐修剪前和修剪后的RGB 圖像和多光譜圖像并不是一張能夠反映完整的待識(shí)別線路通道的圖像，而是對(duì)待識(shí)別線路通道進(jìn)行了多張圖像的拍攝，需要對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行剪裁和拼接，從而獲得樹障砍伐修剪前和修剪后完整的待識(shí)別線路通道的圖像，以便后續(xù)對(duì)樹障砍伐區(qū)域進(jìn)行識(shí)別。

2.2 RGB 圖像和多光譜圖像處理

分別對(duì)RGB 圖像和多光譜圖像進(jìn)行剪裁和拼接得到完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像，包括：根據(jù)拍攝得到的RGB 圖像生成RGB 圖像的正射影像；根據(jù)拍攝得到的多光譜圖像生成多光譜圖像的正射影像；將RGB 圖像的正射影像進(jìn)行剪裁和拼接得到完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像；將多光譜圖像的正射影像進(jìn)行剪裁和拼接得到完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像[3]。

正射影像是具有正射投影性質(zhì)的遙感影像。原始遙感影像因成像時(shí)受傳感器內(nèi)部狀態(tài)變化、外部狀態(tài)及地表狀況的影響，均有程度不同的畸變和失真。對(duì)遙感影像的幾何處理，不僅提取空間信息，如繪制等高線，也可按正確的幾何關(guān)系對(duì)影像灰度進(jìn)行重新采樣，形成新的正射影像。將拍攝得到的RGB 圖像和多光譜圖像生成對(duì)應(yīng)的正射影像，對(duì)正射影像進(jìn)行剪裁和拼接得到完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和多光譜圖像。正射影像可以提高圖像的精度，更有利于砍伐區(qū)域的識(shí)別。

2.3 獲取砍伐前樹障區(qū)域

根據(jù)樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐前的樹障區(qū)域圖像。

根據(jù)樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像進(jìn)行樹障區(qū)域提取，得到砍伐前的樹障區(qū)域的多光譜圖像，再結(jié)合樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像，得到砍伐前的樹障區(qū)域圖像。

根據(jù)樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和樹障砍伐前完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐前的樹障區(qū)域圖像包括：根據(jù)樹障砍伐前的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐前的樹障區(qū)域多光譜圖像；根據(jù)砍伐前的樹障區(qū)域多光譜圖像和樹障砍伐前的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像得到砍伐前的樹障區(qū)域的RGB 圖像。對(duì)樹障砍伐前的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像進(jìn)行感興趣區(qū)域提取，得到砍伐前的樹障區(qū)域多光譜圖像。根據(jù)砍伐前的樹障區(qū)域多光譜圖像對(duì)樹障砍伐前的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像進(jìn)行圖像分割，得到砍伐前的樹障區(qū)域的RGB 圖像。先對(duì)多光譜圖像進(jìn)行感興趣區(qū)域提取，得到砍伐前的樹障區(qū)域多光譜圖像，再對(duì)RGB 圖像進(jìn)行分割，使得到的砍伐前的樹障區(qū)域的RGB圖像更加精確。

2.4 獲取砍伐后的樹障區(qū)域

根據(jù)樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐后的樹障區(qū)域圖像。

根據(jù)樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像進(jìn)行樹障區(qū)域提取，得到砍伐后的樹障區(qū)域的多光譜圖像，再結(jié)合樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像，得到砍伐后的樹障區(qū)域圖像。

根據(jù)樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像和樹障砍伐后完整的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐后的樹障區(qū)域圖像包括：根據(jù)樹障砍伐后的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像得到砍伐后的樹障區(qū)域多光譜圖像；根據(jù)砍伐后的樹障區(qū)域多光譜圖像和砍伐后的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像得到砍伐后的樹障區(qū)域的RGB 圖像。對(duì)樹障砍伐后的待識(shí)別線路通道的多光譜圖像進(jìn)行感興趣區(qū)域提取，將無(wú)用的干擾區(qū)域過(guò)濾掉，得到砍伐后的樹障區(qū)域多光譜圖像。根據(jù)砍伐后的樹障區(qū)域多光譜圖像對(duì)砍伐后的待識(shí)別線路通道的RGB 圖像進(jìn)行圖像分割，在砍伐后的待識(shí)別線路通道的RGB圖像中提取與砍伐后的樹障區(qū)域多光譜圖像相同的區(qū)域，得到砍伐后的樹障區(qū)域多光譜圖像[4]。

2.5 輸入?yún)^(qū)域識(shí)別模型獲得樹障砍伐區(qū)域圖像

將砍伐前的樹障區(qū)域圖像和砍伐后的樹障區(qū)域圖像輸入至訓(xùn)練好的區(qū)域識(shí)別模型中得到樹障砍伐區(qū)域圖像。

將分割得到的砍伐前的樹障區(qū)域圖像和砍伐后的樹障區(qū)域圖像輸入至訓(xùn)練好的區(qū)域識(shí)別模型中，進(jìn)行線路通道樹障砍伐前和砍伐后的識(shí)別，得到樹障砍伐區(qū)域圖像。

區(qū)域識(shí)別模型為DeepLabv3+模型。DeepLabv3+模型訓(xùn)練時(shí)使用的圖片格式與待識(shí)別線路通道的圖片格式一致?？梢酝ㄟ^(guò)遷移學(xué)習(xí)對(duì)DeepLabv3+模型進(jìn)行訓(xùn)練，還可以基于深度學(xué)習(xí)進(jìn)行訓(xùn)練。示例性的，基于地物分類遙感影像對(duì)DeepLabv3+模型進(jìn)行訓(xùn)練，拿到特征提取層的訓(xùn)練參數(shù)，遷移到砍伐倒伏數(shù)據(jù)集訓(xùn)練中，得到區(qū)域識(shí)別模型。將砍伐前的樹障區(qū)域圖像和砍伐后的樹障區(qū)域圖像輸入至訓(xùn)練好的DeepLabv3+模型中進(jìn)行樹障砍伐區(qū)域識(shí)別，得到精準(zhǔn)的樹障砍伐區(qū)域[5]。

3 總結(jié)

本文所提出的樹障區(qū)域識(shí)別方案去除了RGB 圖像和多光譜圖像中的多余的區(qū)域，避免其它區(qū)域?qū)ψR(shí)別樹障砍伐區(qū)域的影響，可解決人工丈量樹障砍伐區(qū)域效率低下的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高精度的樹障砍伐區(qū)域的自動(dòng)提取，提高樹木砍伐區(qū)域獲取效率。