一种基于双目视觉的杆塔倾斜监测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于双目视觉的杆塔倾斜监测方法及系统，方法包括通过双目摄像机分别得到电力杆塔的左图像和右图像；分别从所述左图像和右图像中获取特征点，基于左图像特征点计算当前特征点在右图像中的待匹配同名点集合；分别获取左图像和右图像中各特征点的相位值；计算右图像中所述待匹配同名点集合中各点与左图像特征点的相位差，确定最小距离匹配点；基于所述最小距离匹配点计算电力杆塔侧棱的三维坐标，并计算电力杆塔的倾斜角度。本发明专利技术通过双目摄像机获取电力杆塔实时的监测图像，对图像分析，得到电力杆塔的侧棱坐标，从而得到电力杆塔的倾斜角度，实现输电线杆塔倾斜的实时在线监测，大大增加输电线路安全运行的可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉的杆塔倾斜监测方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力设备监测
，尤其是一种基于双目视觉的杆塔倾斜监测方法及系统。

技术介绍

[0002]传统的输电线路杆塔倾斜度测量方法主要有铅垂测量法、经纬(全站)仪测量法以及平面镜法，其中铅垂测量法需要工作人员登塔作业，存在作业量大和风险高、效率低的不足；经纬仪测量方法是当前杆塔倾斜常用的测量方法，该方法虽无需登塔，但存在操作繁琐不足，且对观测点有一定的要求，当观测点不能满足时，该方法即失效；平面镜测量法虽在到一定程度上克服了对测量地形的限制但现场操作过于复杂，测量精度较低；另外，以上的测量方法均不具备现场数字化描述的功能，不便于归档管理，已不适应智能电网建设对设备状态信息数字化的需求。
[0003]近些年出现了多种测量塔倾斜度的先进方法，如传感器监测法、激光雷达法、无人机倾斜摄影法等。传感器监测法通过在杆塔上安装传感器,如惯性传感器、倾角传感器，光栅传感器等，采集数据，利用通信技术，如ZigBee、GSM和GPRS技术等传输协议来完成对传感器采集数据的传输，可以实现杆塔倾斜度的实时监测。激光雷达法通过无人机机载或者地面架设激光雷达的方法对杆塔进行点云数据采集，然后在进行三维点云数据耳朵处理，建立出杆塔的三维点云模型，通过对比计算，最终可以得到杆塔的倾斜度。输电线路无人机倾斜摄影技术是无人机搭载五向相机或支持倾斜拍照功能的单镜头相机航摄技术。航摄相机从各个角度获取目标区域输电线路杆塔本体和通道附着物垂直和倾斜影像及位置信息，云台镜头朝下为正射，云台镜头倾斜40
°
～60
°
拍摄为倾斜拍摄，同时无人机POS数据记录飞机拍照对应的俯仰角、滚转角、航向角、地速等丰富信息，便于进行差分数据处理。经过点云匹配、点云构网、无缝纹理映射等步骤，实现地面景物的逼真实景真三维重构，由此得到输电杆塔模型，继而可计算其倾斜度。
[0004]传感器监测法虽然能实现倾斜度的在线实时监测，但是对传感器的安装工艺要求较高，同时，还要考虑野外传感器和数据传输的抗干扰能力，稳定性不高。激光雷达法与无人机倾斜摄影虽然能够得到线路杆塔的三维点云模型，但是成本较高且不能实现杆塔倾斜的实时在线监测。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于双目视觉的杆塔倾斜监测方法及系统，用于解决现有电力塔杆倾斜检测方法稳定性和实时性差的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种基于双目视觉的杆塔倾斜监测方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]通过双目摄像机分别得到电力杆塔的左图像和右图像，所述双目摄像机设置在电
力杆塔对角侧棱水平连线的延长线上；
[0009]分别从所述左图像和右图像中获取特征点，基于左图像特征点计算当前特征点在右图像中的待匹配同名点集合；
[0010]分别获取左图像和右图像中各特征点的相位值；计算右图像中所述待匹配同名点集合中各点与左图像特征点的相位差，确定最小距离匹配点；
[0011]基于所述最小距离匹配点计算电力杆塔侧棱的三维坐标，并计算电力杆塔的倾斜角度。
[0012]进一步地，所述双目摄像机的摄像范围包括电力杆塔的左右侧棱。
[0013]进一步地，所述特征点的相位值获取过程具体为：
[0014]获取电力杆塔的双目条纹调整图像；
[0015]对所述双目条纹调整图像进行傅里叶变换处理及相位展开，得到特征点的相位值。
[0016]进一步地，所述计算电力杆塔侧棱三维坐标之前还包括步骤：
[0017]基于所述最小距离匹配点进行坐标优化，得到与左图像特征点相位等值的最优匹配点。
[0018]进一步地，所述得到与左图像特征点相位等值的最优匹配点的过程具体为：
[0019]以所述最小距离匹配点为中心点，生成数据窗，计算所述数据窗中的点与左图像特征点相位等值的最优匹配点。
[0020]进一步地，所述数据窗为以最小距离匹配点为中心点，以n
×
n个点形成的窗口，其中n取不小于3的整数。
[0021]进一步地，所述电力杆塔侧棱的三维坐标(X,Y，Z)具体为：
[0022][0023][0024]式中，u、v为最优匹配点的二维坐标，r1～r9为双目摄像机系统参数中旋转矩阵的元素，t
x
、t
y
和t
z
为平移向量的元素，f
μ
和f
ν
分别是双目摄像机系统参数中图像宽度方向和高度方向的焦距，u0和v0为摄像机相平面中心坐标。
[0025]本专利技术第二方面提供了一种基于双目视觉的杆塔倾斜监测系统，所述系统包括：
[0026]图像采集单元，通过双目摄像机分别得到电力杆塔的左图像和右图像，所述双目摄像机设置在电力杆塔对角侧棱水平连线的延长线上；
[0027]特征点提取单元，分别从所述左图像和右图像中获取特征点，基于左图像特征点计算当前特征点在右图像中的待匹配同名点集合；
[0028]特征点匹配单元，分别获取左图像和右图像中各特征点的相位值；计算右图像中所述待匹配同名点集合中各点与左图像特征点的相位差，确定最小距离匹配点；
[0029]计算单元，基于所述最小距离匹配点计算电力杆塔侧棱的三维坐标，并计算电力
杆塔的倾斜角度。
[0030]进一步地，所述匹配优化单元，所述匹配优化单元基于所述最小距离匹配点进行坐标优化，得到与左图像特征点相位等值的最优匹配点。
[0031]本专利技术第三方面提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令在所述监测系统上运行时，使所述监测系统执行所述方法的步骤。
[0032]本专利技术第二方面的杆塔倾斜监测系统能够实现第一方面及第一方面的各实现方式中的方法，并取得相同的效果。
[0033]
技术实现思路
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是专利技术所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
[0034]本专利技术通过双目摄像机获取电力杆塔实时的监测图像，对图像分析，得到电力杆塔的侧棱坐标，从而得到电力杆塔的倾斜角度，实现输电线杆塔倾斜的实时在线监测，大大增加输电线路安全运行的可靠性。通过摄像机采集的图像信息除了输电线路监测以外，还可以监测杆塔本体和周围的情况，减小安全隐患。
附图说明
[0035]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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
[0036]图1是本专利技术所述方法实施例的流程示意图；
[0037]图2是本专利技术电力杆塔倾斜度计算示意图。
具体实施方式
[0038]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的杆塔倾斜监测方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：通过双目摄像机分别得到电力杆塔的左图像和右图像，所述双目摄像机设置在电力杆塔对角侧棱水平连线的延长线上；分别从所述左图像和右图像中获取特征点，基于左图像特征点计算当前特征点在右图像中的待匹配同名点集合；分别获取左图像和右图像中各特征点的相位值；计算右图像中所述待匹配同名点集合中各点与左图像特征点的相位差，确定最小距离匹配点；基于所述最小距离匹配点计算电力杆塔侧棱的三维坐标，并计算电力杆塔的倾斜角度。2.根据权利要求1所述基于双目视觉的杆塔倾斜监测方法，其特征是，所述双目摄像机的摄像范围包括电力杆塔的左右侧棱。3.根据权利要求1所述基于双目视觉的杆塔倾斜监测方法，其特征是，所述特征点的相位值获取过程具体为：获取电力杆塔的双目条纹调整图像；对所述双目条纹调整图像进行傅里叶变换处理及相位展开，得到特征点的相位值。4.根据权利要求1所述基于双目视觉的杆塔倾斜监测方法，其特征是，所述计算电力杆塔侧棱三维坐标之前还包括步骤：基于所述最小距离匹配点进行坐标优化，得到与左图像特征点相位等值的最优匹配点。5.根据权利要求4所述基于双目视觉的杆塔倾斜监测方法，其特征是，所述得到与左图像特征点相位等值的最优匹配点的过程具体为：以所述最小距离匹配点为中心点，生成数据窗，计算所述数据窗中的点与左图像特征点相位等值的最优匹配点。6.根据权利要求5所述基于双目视觉的杆塔倾斜监测方法，其特征是，所述数据窗为以最小距离匹配点为中心点，以n
×
n个点形成的窗口，其中n取不小于3的整数。7.根据权利要求1所述基于双目视觉...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英涛，李幸桦，刘大伟，梁刚，赵兴亮，郭宗善，庄洲，孙铖，程祥，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：