[发明专利]一种基于输电系统的侵入目标实时检测系统

权利要求书

1.一种基于输电系统的侵入目标实时检测系统，其特征在于，包括：双目同步图像序列采集模块、标定模块、感兴趣区域检测模块、目标检测模块、侵入目标报警模块；

所述双目同步图像序列采集模块，基于双目相机采集输电通道的图像；

所述标定模块，根据双目同步图像序列采集模块的两个相机的位置关系，标定获取两个相机各自的内外参数；

所述感兴趣区域检测模块，用于确定输电线路通道感兴趣区域；

所述目标检测模块，根据两个相机拍摄的图像中的保护目标位置，确定保护目标的空间三维坐标及监控区域中保护目标的空间三维坐标，确定侵入目标与保护目标的空间距离、运动速度及运动方向；

所述侵入目标报警模块，根据侵入目标相对保护目标的空间距离、运动方向判断威胁等级，并发出相应的报警。

2.根据权利要求1所述的一种基于输电系统的侵入目标实时检测系统，其特征在于，所述侵入目标报警模块判断威胁等级的过程如下：

侵入目标报警模块对侵入目标的高度Z0和安全限高H进行比较，对侵入目标与保护目标距离d和安全距离D进行比较，对侵入目标的速度v和安全速度V进行比较；同时对侵入目标的运动方向进行判断；

然后根据以下情况确定威胁等级并报警：

a、若侵入目标的高度Z0≥安全限高H并且运动方向朝向保护目标，且侵入目标与保护目标距离d<安全距离D，则威胁等级标记为一级；

b、若侵入目标的高度Z0≥安全限高H，运动方向与保护目标平行，且侵入目标与保护目标距离d≥安全距离D，则威胁等级标记为二级；

c、若侵入目标的速度v≥安全速度V，则威胁等级标记为二级；

d、若侵入目标的高度Z0＜安全限高H，且与保护目标里面的电网距离d≤安全距离D，则威胁等级标记为二级；

e、其余情况标记为无威胁。

一级威胁等级所表示的危险程度高于二级威胁等级所表示的危险程度；同时满足两个及以上的条件，按危险程度高的来定。

3.根据权利要求1所述的一种基于输电系统的侵入目标实时检测系统，其特征在于，所述侵入目标报警模块包括保护目标安全区计算单元、侵入目标轨迹预测单元和判别报警单元；

所述保护目标安全区计算单元，提取保护目标轮廓的空间坐标，并在图像的三维空间坐标系中标记保护目标轮廓的最小外接球和最小外接球的空间坐标；如果保护目标为输电线路，首先将输电线路进行单元划分，分解成若干个单元，然后基于每个单元标出最小外接球及空间坐标，并将最小外接球进行有重叠空间的连接，形成一条沿着输电线路的圆柱体空间；

选取第一安全阈值W，在最小外接球外侧W距离的范围内作为第一安全空间，或者在圆柱体空间外侧W距离的范围内作为第一安全空间；

侵入目标轨迹预测单元，提取侵入目标轮廓的空间坐标，并在图像的三维空间坐标系中标记保护目标轮廓的最小外接球和最小外接球的空间坐标；根据当前及之前时刻侵入目标轨迹的运动轨迹和方向、利用神经网络模型估计出侵入目标的可能的运动轨迹，并实时更新估计运动轨迹；

判别报警单元，计算保护目标的最小外接球与侵入目标轨迹预测单元估计的侵入目标的运动轨迹对应空间的交集；同时计算第一安全空间与侵入目标轨迹预测单元估计的侵入目标的运动轨迹对应空间的交集；

如果保护目标的空间坐标的最小外接球与侵入目标的运动轨迹的空间坐标的交集不为空，则进行威胁等级最高级别报警；

如果保护目标的空间坐标的最小外接球与侵入目标的运动轨迹的空间坐标的交集为空，且第一安全空间与侵入目标轨迹预测单元估计的侵入目标的运动轨迹对应空间的交集不为空，则进行威胁等级次高级别报警；

如果第一安全空间与侵入目标轨迹预测单元估计的侵入目标的运动轨迹对应空间的交集为空，则判断为安全，不进行报警。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于输电系统的侵入目标实时检测系统，其特征在于，所述感兴趣区域检测模块确定电线路通道感兴趣区域的过程如下：

基于图像序列，采用混合高斯建模的方法对环境背景图像进行建模，得到背景模型；

针对当前图像和背景模型，然后采用背景差法获取当前图像中的侵入目标的图像信息，定位侵入目标在图像的位置，将侵入目标所在位置对应的区域以及保护目标区域作为感兴趣区域，即监控区域。

5.根据权利要求4所述的一种基于输电系统的侵入目标实时检测系统，其特征在于，所述目标检测模块的处理过程如下：

针对感兴趣区域，采用基于深度卷积神经网络的细粒度图像识别算法，描述感兴趣区域的精细特征；

设空间任一点P(X_C，Y_C，Z_C)是监测区域中的某一点，(X_C，Y_C，Z_C)表示点P在空间中的位置；在T1时刻，该点在第一摄像机采集的图像a上的平面坐标为Pa(x₁,y₁)，在第二摄像机采集的图像b上的平面坐标为Pb(x₂,y₂)，则：

式中，B_C是摄像机的外部参数，f摄像机的内部参数；|P_a-P_b|为视差，即点P在两幅图像中的位置偏移；

根据上述过程，获取监控场景中任意一点的空间三维坐标；

计算当前时刻侵入目标与保护目标的空间距离、运动方向和侵入目标相对保护目标的运动速度；

同时根据侵入目标事实的空间三维坐标确定侵入目标的高度。