一种预防吊绳和电缆碰撞的方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种预防吊绳和电缆碰撞的方法和系统

【技术实现步骤摘要】
一种预防吊绳和电缆碰撞的方法和系统


[0001]本专利技术涉及防碰撞
，具体涉及一种预防吊绳和电缆碰撞的方法和系统
。

技术介绍

[0002]随着我国的电力工程建设不断发展，各地的输电线路越来越多，高压输电线路周围各类施工吊车越来越多，而吊车对高压线安全距离存在一定的认知盲区，极易发生吊车过于靠近高压线而引发高压线短路
、
跳闸事故，甚至大面积停电，使国民经济受到一定的损失
。
现有的技术有：基于超声波相控测距技术防碰撞电缆，该技术通过超声波测量最近障碍物的距离，它的原理是设备发射超声波并接收反射回波，通过设备的计数器获得发射波和最近反射波的时间差，利用公式
S
＝
Ct/2
可计算出吊车的吊绳与障碍物之间的距离
。
[0003]在现有的吊车防碰撞技术中，存在以下缺点：
1、
吊车的吊绳
、
电缆较细，采用常规的传感器，如超声波相控阵等测距设备不易准确测出其准确位置；
2、
由于吊车进行的是高空作业，电缆和吊车的吊绳很多时候背景单一，没有有效的参照物可以进行参照，难以准确判断它们之间的距离
。

技术实现思路

[0004]针对所述缺陷，本专利技术实施例公开了一种预防吊绳和电缆碰撞的方法和系统，能有效克服电缆和吊绳因太细
、
没有参照物等原因难以定位的问题
。
[0005]本专利技术实施例第一方面公开一种预防吊绳和电缆碰撞的方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]以吊车中心为世界坐标中心，以吊车的垂直方向为
Zw
轴
、
吊车吊臂指向方向的水平方向为
Yw
轴建立世界坐标，采用双目或多目摄像头对作业场景进行拍摄，任意选取两个摄像头，分别记为第一摄像头和第二摄像头，记录第一摄像头和第二摄像头的世界坐标，分别为
O
l
、O
r
；
[0007]采用图像识别技术识别出场景中的电缆以及它们连接的杆塔，识别出场景中的吊臂和吊钩，识别出的物体在第一摄像头中记录光学坐标
P
l
，在第二摄像头中记录光学坐标
P
r
，其中，吊臂最高点在第一摄像头和第二摄像头中的光学坐标分别为光学坐标
P
l1
和
p
r1
，吊钩在第一摄像头和第二摄像头中的光学坐标分别为光学坐标
P
l2
和
P
r2
，其中一个杆塔在第一摄像头和第二摄像头中的光学坐标分别为光学坐标
P
l3
和
P
r3
，另一个杆塔在第一摄像头和第二摄像头中的光学坐标分别为光学坐标
P
l4
和
p
r4
；
[0008]基于空间坐标转换方式获取吊臂最高点
、
吊钩以及两个杆塔的世界坐标，分别记为
P1、P2、C1、C2，其中，
P1＝
[X1，
Y1，
Z1]T
，
P2＝
[X2，
Y2，
Z2]T
、C1＝
[X3，
Y3，
Z3]T
、C2＝
[X4，
Y4，
Z4]T
；
[0009]采用吊臂最高点的世界坐标
P1和吊钩的世界坐标
P2之间的连线作为吊绳位置的近似，则吊绳的世界坐标为：
[0010][0011]其中
[X0，
Y0，
Z0]T
为吊绳的世界坐标；
[0012]根据两个杆塔的世界坐标以及拟合得到的电缆在图像中的曲线，得到电缆的世界坐标；
[0013]基于所述吊绳的世界坐标以及电缆的世界坐标曲线确定所述吊绳和电缆的最近距离，在所述最近距离小于预设阈值时，发出报警信息
。
[0014]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，基于空间坐标转换方式获取吊臂最高点
、
吊钩以及两个杆塔的世界坐标，包括：
[0015]通过光轴会聚模型，对于吊臂最高点的世界坐标，有：
[0016][0017][0018]其中，分别为吊臂最高点在第一摄像头和第二摄像头的图像中的坐标
P
l1
和
p
r1
；
M
left
和
M
right
分别为第一摄像头和第二摄像头的参数矩阵，为已知值，
Z
Cleft
和
Z
Cright
分别为吊臂最高点在第一摄像头和第二摄像头的摄像机坐标系中的
Z
轴方向的坐标；
[0019]基于公式
(1)
和
(2)
求解吊臂最高点的世界坐标
P1；
[0020]按照相同的方式求解吊钩以及两个杆塔的世界坐标
。
[0021]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，根据两个杆塔的世界坐标以及拟合得到的电缆在图像中的曲线，得到电缆的世界坐标，包括：
[0022]定义所述电缆的世界坐标为
(X5、Y5、Z5)
；
[0023]根据两个杆塔的世界坐标确定电缆在世界坐标中的水平坐标
(X5、Y5)
：
[0024][0025]根据拟合得到的电缆在图像中的曲线确定电缆在世界坐标中的垂直坐标
Z5：
[0026][0027]其中，为世界坐标为
P3的杆塔在第一摄像头的图像坐标，
v5为电缆在第一摄像
头的图像中的拟合坐标，通过最小二乘法实现；假设电缆在第一摄像头的图像中的坐标表示为
[u5，
v5]T
，则将电缆在第一摄像头的图像离散的每一小段电缆的坐标为：
[0028][0029]w
i
为第
i
段电缆的系数常数，是第
i
段电缆在第一摄像头的图像中的坐标，
m
为电缆被离散的总段数，为第
i
段电缆的方差
。
[0030]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，基于所述吊绳的世界坐标以及电缆的世界坐标曲线确定所述吊绳和电缆的最近距离，包括：
[0031][0032]其中，
s
为吊绳和电缆的最近距离
。
[0033]本专利技术实施例第二方面公开一种预防吊绳和电缆碰撞的系统，其使用双目或多目摄像头实现，其包括：
[0034]构建模块，用于以吊车中心为世界坐标中心，以吊车的垂直方向为
Zw
轴
、
吊车吊臂指向方向的水平方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种预防吊绳和电缆碰撞的方法，其特征在于，其使用双目或多目摄像头实现，其包括以下步骤：以吊车中心为世界坐标中心，以吊车的垂直方向为
Zw
轴
、
吊车吊臂指向方向的水平方向为
Yw
轴建立世界坐标，采用双目或多目摄像头对作业场景进行拍摄，任意选取两个摄像头，分别记为第一摄像头和第二摄像头，记录第一摄像头和第二摄像头的世界坐标，分别为
O
l
、O
r
；采用图像识别技术识别出场景中的电缆以及它们连接的杆塔，识别出场景中的吊臂和吊钩，识别出的物体在第一摄像头中记录光学坐标
P
l
，在第二摄像头中记录光学坐标
P
r
，其中，吊臂最高点在第一摄像头和第二摄像头中的光学坐标分别为光学坐标
P
l1
和
P
r1
，吊钩在第一摄像头和第二摄像头中的光学坐标分别为光学坐标
P
l2
和
P
r2
，其中一个杆塔在第一摄像头和第二摄像头中的光学坐标分别为光学坐标
P
l3
和
P
r3
，另一个杆塔在第一摄像头和第二摄像头中的光学坐标分别为光学坐标
P
l4
和
P
r4
；基于空间坐标转换方式获取吊臂最高点
、
吊钩以及两个杆塔的世界坐标，分别记为
P1、P2、C1、C2，其中，
P1＝
[X1,Y1,Z1]
T
，
P2＝
[X2,Y2,Z2]
T
、C1＝
[X3,Y3,Z3]
T
、C2＝
[X4,Y4,Z4]
T
；采用吊臂最高点的世界坐标
P1和吊钩的世界坐标
P2之间的连线作为吊绳位置的近似，则吊绳的世界坐标为：其中
[X0,Y0,Z0]
T
为吊绳的世界坐标；根据两个杆塔的世界坐标以及拟合得到的电缆在图像中的曲线，得到电缆的世界坐标；基于所述吊绳的世界坐标以及电缆的世界坐标曲线确定所述吊绳和电缆的最近距离，在所述最近距离小于预设阈值时，发出报警信息
。2.
根据权利要求1所述的预防吊绳和电缆碰撞的方法，其特征在于，基于空间坐标转换方式获取吊臂最高点
、
吊钩以及两个杆塔的世界坐标，包括：通过光轴会聚模型，对于吊臂最高点的世界坐标，有：通过光轴会聚模型，对于吊臂最高点的世界坐标，有：其中，分别为吊臂最高点在第一摄像头和第二摄像头的图像中的坐标
P
l1
和
P
r1
；
M
left
和
M
right
分别为第一摄像头和第二摄像头的参数矩阵，为已知值，
Z
Cleft
和
Z
Cright
分别为吊臂最高点在第一摄像头和第二摄像头的摄像机坐标系中的
Z
轴
方向的坐标；基于公式
(1)
和
(2)
求解吊臂最高点的世界坐标
P1；按照相同的方式求解吊钩以及两个杆塔的世界坐标
。3.
根据权利要求1所述的预防吊绳和电缆碰撞的方法，其特征在于，根据两个杆塔的世界坐标以及拟合得到的电缆在图像中的曲线，得到电缆的世界坐标，包括：定义所述电缆的世界坐标为
(X5、Y5、Z5)
；根据两个杆塔的世界坐标确定电缆在世界坐标中的水平坐标
(X5、Y5)
：根据拟合得到的电缆在图像中的曲线确定电缆在世界坐标中的垂直坐标
Z5：其中，为世界坐标为
P3的杆塔在第一摄像头的图像坐标，
v5为电缆在第一摄像头的图像中的拟合坐标，通过最小二乘法实现；假设电缆在第一摄像头的图像中的坐标表示为
[u5,v5]
T
，则将电缆在第一摄像头的图像离散的每一小段电缆的坐标为：
w
i
为第
i
段电缆的系数常数，是第
i
段电缆在第一摄像头的图像中的坐标，
m
为电缆被离散的总段数，为第
i
段电缆的方差
。4.
根据权利要求3所述的预防吊绳和电缆碰撞的方法，其特征在于，基于所述吊绳的世界坐标以及电缆的世界坐标曲线确定所述吊绳和电缆的最近距离，包括：其中，
s
为吊绳和电缆的最近距离
。5.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：易满成，刘健欣，彭政，刘晶，俞思帆，黄薇蓉，李卓坚，朱明华，张连源，吴卓腾，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：