基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距系统及方法，所述系统包括双目摄像机和与所述双目摄像机连接的FPGA数据处理模块；所述FPGA数据处理模块包括图像数据获取单元、图像预处理单元、立体匹配单元和三维建模单元；本高压电线测距系统利用双目摄像机实时采集某一相同场景下的高压电线的原始图像对，可以使所述高压电线测距系统实时应用于高压作业场合；利用图像信息的可视化特点，采用FPGA数据处理模块对图像对进行预处理、立体匹配以及三维建模处理，处理过程高速，得到高压电线的深度信息，进而得到高压电线的距离，测距结果精确，所述系统分辨率高、体积小且结构简单，可用于多场合实时测量。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距系统及方法
本专利技术涉及高压安全
，特别涉及一种基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距系统及方法。
技术介绍
双目立体视觉测距是一种被动的测距方法，其模仿人类利用双目感知距离的一种测距方法。其主要是运用两个摄像机对同一个场景内同一物体在两个摄像机的不同成像位置成像获得相应的视差，并根据其视差和基线来确定特定目标物的深度信息。在高压安全
内，高压电线的电压等级越高，所需要的安全作业距离越大。高压作业人员工作场合纷繁复杂，发生高压意外触电事故的风险极高，因此，精准的测量结果，便携的测量装置对于高压作业人员的生命财产安全至关重要。可实时运用于高压作业测量距离的场合，给高压作业人员提供精确的距离测量结果，以避免因长时间工作而麻痹大意造成的意外高压触电事故，而且一般的测距方法分辨率低，所得到的测距结果未必是高压电线的真实距离，安全距离的误判率极高。然而，传统测量距离的方法分辨率极低，盲区大，安全性低，对高压电线做精确识别较为困难，传统的测量距离的装置体积大，结构复杂，适用场合单一，不易安装和携带。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供一种基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距系统及方法，以解决传统测量距离的方法分辨率极低，盲区大，安全性低，对高压电线做精确识别较为困难，传统的测量距离的装置体积大，结构复杂，适用场合单一，不易安装和携带的技术问题。根据本专利技术实施例第一方面，提供了一种基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距系统，所述系统包括双目摄像机和与所述双目摄像机连接的FPGA数据处理模块；所述FPGA数据处理模块包括图像数据获取单元、图像预处理单元、立体匹配单元和三维建模单元；所述数据获取单元用于获取高压电线的图像对，所述图像对包括左视角图像和右视角图像；所述图像预处理单元用于对所述图像对进行预处理；所述预处理包括对所述图像对进行极线校正，并对校正后的图像对提取高压电线目标特征对；所述高压电线目标特征对包括左视角高压电线目标特征和右视角高压电线目标特征；对所述高压电线目标特征对进行滤出噪声和目标增强处理，并根据不同的特征区域，将处理后的所述左视角高压电线目标特征分割成数个左匹配单元，以及，将处理后的所述右视角高压电线目标特征分割成数个右匹配单元；所述立体匹配单元用于将对应相同特征区域的所述左匹配单元和所述右匹配单元进行立体匹配，得到立体匹配信息；所述三维建模单元用于根据所述立体匹配信息进行三维重建，根据所得到的立体图像对包含的深度信息，得到高压电线的距离。优选地，所述系统还包括SDRAM图像存储模块和EPCS4串行配置模块，所述SDRAM图像存储模块和所述EPCS4串行配置模块分别与所述FPGA数据处理模块连接；所述SDRAM图像存储模块用于实时存储图像数据信息；所述图像数据信息包括预处理前、后的所述图像对、所述立体匹配信息以及所述高压电线的深度信息；所述EPCS4串行配置模块用于对所述图像数据信息进行备份。优选地，所述系统还包括JTAG模块，所述JTAG模块与所述FPGA数据处理模块连接；所述JTAG模块用于对所述FPGA数据处理模块进行调试。由以上技术方案可知，本专利技术实施例提供的基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距系统，包括双目摄像机和与所述双目摄像机连接的FPGA数据处理模块；所述FPGA数据处理模块包括图像数据获取单元、图像预处理单元、立体匹配单元和三维建模单元；本专利技术示出的高压电线测距系统利用双目摄像机实时采集某一相同场景下的高压电线的原始图像对，可以使所述高压电线测距系统实时应用于高压作业场合；利用图像信息的可视化特点，采用FPGA数据处理模块对图像对进行预处理、立体匹配以及三维建模处理，处理过程高速，得到高压电线的深度信息，进而得到高压电线的距离，测距结果精确，克服了传统测距方案的不能识别目标物的不足，所述系统分辨率高、体积小以及结构简单，可用于多场合实时测量。根据本专利技术实施例另一方面，提供了一种基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距方法，应用于基于FPGA硬件的高压电线测距系统，所述系统包括双目摄像机、FPGA数据处理模块、SDRAM图像存储模块、EPCS4串行配置模块和JTAG模块，所述双目摄像机、所述FPGA数据处理模块、所述SDRAM图像存储模块、所述EPCS4串行配置模块和所述JTAG模块分别与所述FPGA数据处理模块连接，所述方法包括：获取高压电线的图像对,所述图像对包括左视角图像和右视角图像；对所述图像对进行预处理；所述预处理包括对所述图像对进行极线校正，并对校正后的图像对提取高压电线目标特征对；所述高压电线目标特征对包括左视角高压电线目标特征和右视角高压电线目标特征；对所述高压电线目标特征对进行滤出噪声和目标增强处理，并根据不同的特征区域，将处理后的所述左视角高压电线目标特征分割成数个左匹配单元，以及，将处理后的所述右视角高压电线目标特征分割成数个右匹配单元；将对应相同特征区域的所述左匹配单元和所述右匹配单元进行立体匹配，得到立体匹配信息；根据所述立体匹配信息进行三维重建，根据所得到的立体图像对包含的深度信息，得到高压电线的距离。进一步，所述方法还包括：实时存储图像数据信息；所述图像数据信息包括预处理前、后的所述图像对、所述立体匹配信息以及所述高压电线的深度信息；并对所述图像数据信息进行备份。进一步，所述方法还包括，利用所述双目摄像机采集高压电线的原始图像对，所述原始图像对包括左视角原始图像和右视角原始图像。进一步，所述获取高压电线的图像对之前，所述方法还包括，根据所述原始图像对对所述双目摄像机进行标定。进一步，所述根据所得到的立体图像对包含的深度信息，得到高压电线的距离具体为，根据所得到的立体图像对包含的深度信息计算得到一组距离值，于所述一组距离值中选择最小距离值。由以上技术方案可知，本专利技术实施例提供的基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距方法，应用于基于FPGA硬件的高压电线测距系统，所述系统包括双目摄像机、FPGA数据处理模块、SDRAM图像存储模块、EPCS4串行配置模块和JTAG模块，所述方法包括获取高压电线的图像对,所述图像对包括左视角图像和右视角图像；对所述图像对进行预处理；将对应相同特征区域的左匹配单元和右匹配单元进行立体匹配，得到立体匹配信息；根据所述立体匹配信息进行三维重建，根据所得到的立体图像对包含的深度信息，得到高压电线的距离。本高压电线测距方法实时采集某一相同场景下的高压电线的原始图像对，可以实时应用于高压作业场合；利用图像信息的可视化特点，对获取的图像对进行预处理、立体匹配以及三维建模处理，处理过程高速，得到高压电线的深度信息，进而得到高压电线的距离，测距结果精确，克服了传统测距方案的不能识别目标物的不足，所述方法分辨率高，可用于多场合实时测量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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。图1为根据一优选实施例示出的基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距系统结构示意图；图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距系统，其特征在于，所述系统包括双目摄像机和与所述双目摄像机连接的FPGA数据处理模块；所述FPGA数据处理模块包括图像数据获取单元、图像预处理单元、立体匹配单元和三维建模单元；所述数据获取单元用于获取高压电线的图像对，所述图像对包括左视角图像和右视角图像；所述图像预处理单元用于对所述图像对进行预处理；所述预处理包括对所述图像对进行极线校正，并对校正后的图像对提取高压电线目标特征对；所述高压电线目标特征对包括左视角高压电线目标特征和右视角高压电线目标特征；对所述高压电线目标特征对进行滤出噪声和目标增强处理，并根据不同的特征区域，将处理后的所述左视角高压电线目标特征分割成数个左匹配单元，以及，将处理后的所述右视角高压电线目标特征分割成数个右匹配单元；所述立体匹配单元用于将对应相同特征区域的所述左匹配单元和所述右匹配单元进行立体匹配，得到立体匹配信息；所述三维建模单元用于根据所述立体匹配信息进行三维重建，根据所得到的立体图像对包含的深度信息，得到高压电线的距离。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距系统，其特征在于，所述系统包括双目摄像机和与所述双目摄像机连接的FPGA数据处理模块；所述FPGA数据处理模块包括图像数据获取单元、图像预处理单元、立体匹配单元和三维建模单元；所述数据获取单元用于获取高压电线的图像对，所述图像对包括左视角图像和右视角图像；所述图像预处理单元用于对所述图像对进行预处理；所述预处理包括对所述图像对进行极线校正，并对校正后的图像对提取高压电线目标特征对；所述高压电线目标特征对包括左视角高压电线目标特征和右视角高压电线目标特征；对所述高压电线目标特征对进行滤出噪声和目标增强处理，并根据不同的特征区域，将处理后的所述左视角高压电线目标特征分割成数个左匹配单元，以及，将处理后的所述右视角高压电线目标特征分割成数个右匹配单元；所述立体匹配单元用于将对应相同特征区域的所述左匹配单元和所述右匹配单元进行立体匹配，得到立体匹配信息；所述三维建模单元用于根据所述立体匹配信息进行三维重建，根据所得到的立体图像对包含的深度信息，得到高压电线的距离。2.根据权利要求1所述的基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距系统，其特征在于，所述系统还包括SDRAM图像存储模块和EPCS4串行配置模块；所述SDRAM图像存储模块和所述EPCS4串行配置模块分别与所述FPGA数据处理模块连接；所述SDRAM图像存储模块用于实时存储图像数据信息；所述图像数据信息包括预处理前、后的所述图像对、所述立体匹配信息以及所述高压电线的深度信息；所述EPCS4串行配置模块用于对所述图像数据信息进行备份。3.根据权利要求1所述的基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距系统，其特征在于，所述系统还包括JTAG模块，所述JTAG模块与所述FPGA数据处理模块连接；所述JTAG模块用于对所述FPGA数据处理模块进行调试。4.一种基于FPGA硬件和双目视觉的高压电线测距方法，应用于基于FPGA硬件的高压电线测距系统，所述系统包括双目摄像机、FPGA数据处...

【专利技术属性】
技术研发人员：周年荣，魏杰，唐立军，李萍，张林山，杨家全，常亚东，张文斌，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53