一种输电线安全距离测量方法、计算机设备和存储介质技术

本发明专利技术提出一种输电线安全距离测量方法，包括以下步骤：对双目立体相机进行标定；采用完成标定的双目立体相机获取目标输电线不同位置的图像，图像包括左目图像和右目图像；对图像进行预处理；将完成预处理的图像输入卷积神经网络中进行图像特征提取，并进行分类；对完成提取和分类的图像特征采用立体匹配算法进行特征匹配，使图像中的相同目标匹配，得到视差图和深度图；将视差图和深度图输入加权最小二乘滤波器中，滤除无关参数，然后对完成滤波处理的视差图和深度图利用左右相机形成的视差进行距离测量，得到输电线安全距离测量结果。本发明专利技术具有高效率、算法设计简单和精度高等特点，能够实现输电线安全距离测量的高精度计算。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线安全距离测量方法、计算机设备和存储介质
本专利技术涉及立体视觉测距
，更具体地，涉及一种输电线安全距离测量方法、计算机设备和存储介质。
技术介绍
输电线路故障检测是从技术上提高电力系统供电可靠性，促进电网安全稳定运行的重要手段。在传统的输电线安全距离测量方法中，主要通过将控制信号(激光束，红外线，超声波，无线电等)发送到目标，通过测距仪发射出的信号经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间并用于进行距离测量。然而，该方法有三个主要缺点：一般传感器范围为1-4m，导致其精度较低；物体距离太近时有可能混淆先前脉冲与后续回波；各种测距方法没有普适性，在某些恶劣或者特殊的工作环境中无法发挥作用。公开号为CN109520480A的专利公开了一种基于双目立体视觉的测距方法及测距系统，提出对校正参考图像和校正目标图像进行匹配代价计算以得到校正参考图像中每个像素点与校正目标图像中对应点之间的匹配代价，然后对匹配代价进行代价聚合以得到对应的累计代价，再根据累计代价计算校正参考图像中每个像素点对应的视差值，以完成测距。然而，该方法直接将校正参考图像和校正目标图像进行匹配代价计算，以实现测距功能，图像中的噪声会对其测距结果精度造成影响。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的测距精度低的缺陷，提供一种输电线安全距离测量方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种输电线安全距离测量方法，包括以下步骤：S1：对双目立体相机进行标定；S2：采用完成标定的双目立体相机获取目标输电线不同位置的图像，图像包括左目图像和右目图像；S3：对图像进行预处理；S4：将完成预处理的图像输入卷积神经网络中进行图像特征提取，并进行分类；S5：对完成提取和分类的图像特征采用立体匹配算法进行特征匹配，使图像中的相同目标匹配，得到视差图和深度图；S6：将视差图和深度图输入加权最小二乘滤波器中，滤除无关参数，然后对完成滤波处理的视差图和深度图利用左右相机形成的视差进行距离测量，得到输电线安全距离测量结果。本技术方案中，对双目立体相机进行标定，用于消除图像畸变，使获取的图像信息更加准确，对获取得到的图像进行预处理后再输入卷积神经网络中进行目标的特征提取及分类，采用立体匹配算法对目标的图像特征进行多角度识别并匹配，采用加权最小二乘滤波器使输出图像与输入图像经过平滑后尽量相似，能够在边缘部分尽量保持原状，最后通过数学计算，实现在双目立体系统环境下对输电线安全到相机距离的测量。优选地，S1步骤中，对双目立体相机进行标定包括相机内参标定和外参标定，其中，内参标定采用张正友标定法，外参标定获得右摄像头相对于左摄像头的平移矩阵T和旋转矩阵R。优选地，S3步骤中，对图像进行预处理的具体步骤包括：双目图像标定、畸变矫正、立体矫正。优选地，双目图像标定的具体步骤包括：通过求解三维空间中坐标点和图像的二维图像坐标点的对应关系，利用棋盘板获取到的二维图像坐标和三维空间的物理坐标，求解出其变换矩阵，然后通过变换矩阵将左目图像和右目图像的对极线处于同一水平线上，即完成双目图像标定。优选地，S4步骤中，卷积神经网络包括依次连接的卷积层、批量标准化层、平均池化层、激活层、残差层、恒等映射层、最大池化层、全连接层、Softmax分类器。优选地，S5步骤中，采用立体匹配算法进行特征匹配的步骤包括匹配代价计算、代价聚合、视差计算和视差优化。优选地，S5步骤中，所采用的立体匹配算法包括区域匹配算法、特征匹配算法、局部匹配算法、全局匹配算法。优选地，S6步骤中的加权最小二乘滤波器中所采用的滤波算法包括加权最小二乘滤波算法、双边滤波算法、引导滤波算法中的一种。本专利技术还提出了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述输电线安全距离测量方法的步骤。本专利技术还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述输电线安全距离测量方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：将图像通过降噪处理后输入卷积神经网络中识别，再通过立体匹配算法后进行距离测量计算，能够有效降低图像中的噪声，同时保留图像中的重要信息，使其具有高效率、算法设计简单和精度高等特点，能够实现双目立体系统输电线安全距离测量的高精度计算。附图说明图1为输电线安全距离测量方法的流程图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。本实施例提出一种输电线安全距离测量方法，如图1所示，为本实施例的输电线安全距离测量方法的流程图。本实施例提出的输电线安全距离测量方法中，包括了以下步骤：S1：对双目立体相机进行标定，用于消除畸变并得到内参畸变系数和外参矩阵。本步骤中，对双目立体相机进行标定包括相机内参标定和外参标定，其中内参标定采用张正友标定法，得到内参畸变系数；外参标定获得右摄像头相对于左摄像头的平移矩阵T和旋转矩阵R。本实施例中，内参标定用于确认相机坐标系到图像坐标系之间的投影关系，外参标定用于测量双目立体相机中两个摄像头之间的相对位置。S2：采用完成标定的双目立体相机获取目标输电线不同位置的图像，图像包括左目图像和右目图像。S3：对图像进行预处理。本步骤中，对图像进行预处理的具体步骤包括：双目图像标定、畸变矫正、立体矫正。其中，双目图像标定的具体步骤包括：通过求解三维空间中坐标点和图像的二维图像坐标点的对应关系，利用棋盘板获取到的二维图像坐标和三维空间的物理坐标，求解出其变换矩阵，然后通过变换矩阵将左目图像和右目图像的对极线处于同一水平线上，即完成双目图像标定；畸变矫正采用S1步骤内参标定得到的内参畸变系数进行畸变矫正；立体矫正采用S1步骤外参标定得到的旋转矩阵R和平移矩阵T进行对极线矫正。本实施例中，双目图像标定的作用在于把消除畸变后的左目图像和右目图像进行严格地对应，使两幅图像的对极线恰好在同一水平线上，这样一幅图像上任意一像素点与其在另一幅图像上的对应点必然具有相同的行号，在匹配时只需在该行进行一维搜索即可。S4：将完成预处理的图像输入卷积神经网络中进行图像特征提取，并进行分类。本步骤中，所使用的卷积神经网络包括依次连接的卷积层、批量标准化层、平均池化层、激活层、残差层、恒等映射层、最大池化层、全连接层、Softmax分类器。在本实施例中，采用ResNet-50残差网络结构，使用1×1的卷积层降维处理，然后再通过1×1的卷积层升维，且残差层输出与恒等映射层的通道匹配，恒等映射层和残差层的通道数匹配。S5：对完成提取和分类的图像特征采用立体匹配算法进行特征匹配，使图像中的相同目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输电线安全距离测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：对双目立体相机进行标定；/nS2：采用所述完成标定的双目立体相机获取目标输电线不同位置的图像，所述图像包括左目图像和右目图像；/nS3：对所述图像进行预处理；/nS4：将所述完成预处理的图像输入卷积神经网络中进行图像特征提取，并进行分类；/nS5：对所述完成提取和分类的图像特征采用立体匹配算法进行特征匹配，使所述图像中的相同目标匹配，得到视差图和深度图；/nS6：将所述视差图和深度图输入加权最小二乘滤波器中，滤除无关参数，然后对所述完成滤波处理的视差图和深度图利用左右相机形成的视差进行距离测量，得到输电线安全距离测量结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种输电线安全距离测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对双目立体相机进行标定；
S2：采用所述完成标定的双目立体相机获取目标输电线不同位置的图像，所述图像包括左目图像和右目图像；
S3：对所述图像进行预处理；
S4：将所述完成预处理的图像输入卷积神经网络中进行图像特征提取，并进行分类；
S5：对所述完成提取和分类的图像特征采用立体匹配算法进行特征匹配，使所述图像中的相同目标匹配，得到视差图和深度图；
S6：将所述视差图和深度图输入加权最小二乘滤波器中，滤除无关参数，然后对所述完成滤波处理的视差图和深度图利用左右相机形成的视差进行距离测量，得到输电线安全距离测量结果。


2.根据权利要求1所述的输电线安全距离测量方法，其特征在于：所述S1步骤中，对所述双目立体相机进行标定包括相机内参标定和外参标定，其中，所述内参标定采用张正友标定法，外参标定获得右摄像头相对于左摄像头的平移矩阵T和旋转矩阵R。


3.根据权利要求2所述的输电线安全距离测量方法，其特征在于：所述S3步骤中，对所述图像进行预处理的具体步骤包括：双目图像标定、畸变矫正、立体矫正。


4.根据权利要求3所述的输电线安全距离测量方法，其特征在于：所述双目图像标定的具体步骤包括：通过求解三维空间中坐标点和所述图像的二维图像坐标点的对应关系，利用棋盘板获取到的二维图像坐标和三维空...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈岸，王干军，廖鹏，吴毅江，林洪栋，王乐，苏晓葵，毕竟，周慧彬，郭栩文，李福鹏，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司中山供电局，
类型：发明
国别省市：广东;44