【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力线路的监测，特别涉及一种用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法及系统。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
2、输电线路舞动是一种受自然因素影响产生的电网灾害，严重威胁电网的安全稳定运行。因此，有效的输电线路舞动监测方案成为一个研究焦点，目前输电线路舞动监测方案主要分为两类：基于传感器的舞动监测方案和基于视频分析的舞动监测方案。
3、基于传感器的舞动监测方案，主要通过在线上安装加速度、倾角和张力传感器等设备，分析导线舞动的程度；该类方案的精度较高，但需要在导线上安装传感器设备，且存在传感器布点多、电源供电时间短和数据传输不稳定等问题，施工和维护成本较高，难以大规模推广。基于视频分析的舞动监测方案，主要通过相机监拍输电线路的视频，进而分析视频中导线舞动的程度；该类方案具备非接触、成本低、可复用等优点，但是采集的视频不具备真实的物理尺寸，在舞动振幅量化方面存在一定的技术瓶颈。
4、舞动振幅量化，主要指将视频分析出的导线舞动像振幅，转换为真实世界的物理振幅。受限于野外环境的局限性，双目测距的精度较低且鲁棒性差；所以研究方向主要集中在单目视觉方向，通过标定或其他先验信息求解距离变换的比例尺，达到振幅量化的目的。
5、文献一《基于单目视觉分析方法的输电线路舞动测量》中描述了一种通过单目相机标定求解相机的内参和外参，并据此计算导线舞动实际振幅的方法。文献二《一种基于短视频的输电导线舞动检测方法》实现振幅量化的方法为：在拍摄
6、文献一所述的方法，属于常规单目相机标定方法，其缺点在于计算过程中摄像机到被测点的距离和摄像机的仰角是未知的，需要在现场进行测量得到，且对相机安装角度要求严格；文献二和文献三所述方法，其在本质上是一致的，即选择关键点进行标定，计算关键点处的换算比例。缺点是关键点的标定完全由人手动完成，且只能得到关键点处的距离换算比例，无法获得导线上任意位置的连续比例尺。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法及系统，将三维点云数据和单目相机视频结合使用，通过计算单相导线的三维线径和连续二维线径，求解出导线各处的比例尺，实现了将导线舞动视频分析得到的像素振幅量化为真实物理振幅的功能，解决了该领域内单目相机测距标注困难的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了一种用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法。
4、一种用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，包括以下过程：
5、生成比例尺方程；
6、以距离跟踪点最近的导线作为跟踪点所属导线，将跟踪点的纵坐标代入跟踪点所属导线的比例尺方程，得到跟踪点所属导线在跟踪点的比例尺，根据比例尺将将二维像素振幅转换为三维真实振幅；
7、其中，生成比例尺方程，包括：
8、获取输电线路场景处理后的三维点云数据，其中，每个点均包括三维世界坐标和二维图像坐标；
9、根据当前场景导线簇的数量对点云进行聚类，将各个点归属到对应的导线簇中；
10、计算每簇导线在图像中的二维近似直线方程与其法向量；
11、根据二维近似直线方程与其法向量，以各个点的二维图像纵坐标的整数值为索引，计算每簇导线在所有二维图像纵坐标处的二维线径；
12、计算每簇导线的在三维空间的近似向量及该向量在原点处的法平面；
13、根据每簇导线的在三维空间的近似向量及该向量在原点处的法平面，以各个点的二维图像纵坐标的整数值为索引，计算每簇导线在所有二维图像纵坐标处的三维线径，取平均值作为每簇导线的整体三维线径；
14、计算每簇导线在所有二维图像纵坐标处的比例尺，拟合后得到比例尺方程。
15、作为可选的一种实现方式，处理后的三维点云数据，包括：
16、由原始三维点云数据和视频图像经过标定、计算和筛选得到只保留场景中导线的点云数据。
17、作为可选的一种实现方式，计算每簇导线在图像中的二维近似直线方程与其法向量，包括：
18、以二维图像纵坐标为依据，去除每簇导线在图像中最下方设定比例的部分，计算每簇导线剩余部分的二维图像纵坐标的取值范围，记为坐标取值范围；
19、对每簇导线，使用各簇导线点云的二维坐标进行直线拟合，得到拟合后的二维近似直线方程及其法向量。
20、作为进一步的限定，根据二维近似直线方程与其法向量，以各个点的二维图像纵坐标的整数值为索引，计算每簇导线在所有二维图像纵坐标处的二维线径，包括：
21、对任一导线，计算导线上所有的点的二维坐标到导线的二维近似直线的垂足坐标；
22、对任意的整数属于坐标取值范围的二维图像纵坐标，取垂足的纵坐标与此二维图像纵坐标相差n以内的点作为此二维图像纵坐标邻域内的点，其中，n为邻域大小的一半；
23、对任意的整数属于坐标取值范围的二维图像纵坐标，取邻域内的任意两点构成的二维向量，计算二维向量在导线的二维近似直线的法向量上的投影长度，遍历所有二维向量求得投影长度的最大值为该导线在此二维图像纵坐标处的二维线径；
24、使用均值滤波平滑各处的二维线径，得到最终的各点的二维图像纵坐标处的二维线径。
25、作为进一步的限定，计算每簇导线的在三维空间的近似向量及该向量在原点处的法平面，包括：
26、对任一簇导线，计算导线两端点的三维近似重心的坐标；
27、以导线两端点的三维近似重心的连线为导线在三维空间的近似向量，根据导线在三维空间的近似向量，得到当前簇导线在原点处的法平面方程。
28、作为进一步的限定，计算导线两端点的三维近似重心的坐标，包括：
29、分别计算导线在二维图像纵坐标等于ymin和ymax处的邻域内的点，并分别计算两处邻域中的点的三维坐标的平均值，得到两端点的三维近似重心的坐标，其中，ymin和ymax分别为坐标取值范围的最小端点值和最大端点值。
30、作为进一步的限定，根据每簇导线的在三维空间的近似向量及该向量在原点处的法平面，以各个点的二维图像纵坐标的整数值为索引，计算每簇导线在所有二维图像纵坐标处的三维线径，取平均值作为每簇导线的整体三维线径，包括：
31、对任意的整数属于坐标取值范围的二维图像纵坐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，其特征在于：
3.如权利要求1所述的用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，其特征在于：
4.如权利要求3所述的用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，其特征在于：
5.如权利要求3所述的用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，其特征在于：
6.如权利要求5所述的用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，其特征在于：
7.如权利要求5所述的用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，其特征在于：
8.如权利要求1-7任一项所述的用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，其特征在于：
9.一种用于输电线路舞动视频分析的振幅量化系统，其特征在于：
10.如权利要求9所述的用于输电线路舞动视频分析的振幅量化系统，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，其特征在于：
3.如权利要求1所述的用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，其特征在于：
4.如权利要求3所述的用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，其特征在于：
5.如权利要求3所述的用于输电线路舞动视频分析的振幅量化方法，其特征在于：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁健配，蔡富东，吕昌峰，刘焕云，
申请(专利权)人：济南信通达电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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