[发明专利]一种基于双目视觉的高压输电线路异物检测方法

权利要求书

1.一种基于双目视觉的高压输电线路异物检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在输电线路下方布置平行光轴双目摄像头，仰视角度拍摄输电线路，并通过云台对摄像头进行角度调整，以便扩大检测范围；

2)对双目摄像头进行系统标定，获得双目摄像头的内参以及进行立体标定获得两台摄像头之间的相对位置关系矩阵；

3)为提高直线三维空间方程重建的准确性，将对直线重建与对异物特征点重建分开处理，对双目拍摄的图像先进行阈值化处理，然后根据图像中像素点的分布情况划分ROI区裁剪出输电线路所在区域；

4)对ROI区域进行Hough直线检测，提取出左视图和右视图中限定长度和宽度的直线；对直线进行补全，并通过相似性指标对左、右图中的直线进行一一匹配；采用双目立体视觉算法，通过标定得到的双目内参以及外参对匹配后的输电线路直线进行三维重建，建立输电线路的三维空间直线方程；

5)以特征点位置表征异物的位置，通过检测左、右两图中的特征点，通过特征点匹配算法实现点的匹配，然后根据双目内参以及外参计算出特征点的三维空间坐标；

6)通过计算特征点到所有三维空间直线方程的欧式距离，以此距离作为特征点到输电线路的距离，同时设定异常距离范围，若存在特征点到某一输电线路的距离在异常距离范围内，则判定该点为异常点，若特征点到所有输电线路的距离均在异常距离范围外，则判定该点为正常点。

2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的高压输电线路异物检测方法，其特征在于：在步骤1)中，采用舵机云台和平行放置的双目摄像头，从下向上仰拍输电线路，保证背景的简单性，提高后续立体匹配算法的精确性，并通过云台调整角度实现对输电线路更广泛的拍摄视角。

3.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的高压输电线路异物检测方法，其特征在于：在步骤2)中，采用张正友标定法对双目摄像头内参数进行标定获得内参数，包括S_X、S_y、u₀、v₀、f，其中S_X、S_y是相机芯片单个像素的物理尺寸，u₀、v₀为光轴光心的像素坐标，f为相机的焦距；对双目摄像头相对位置关系进行立体标定，得到外参数R、T，其中R为旋转因子，T为平移因子。

4.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的高压输电线路异物检测方法，其特征在于：在步骤3)中，为减少背景因素的干扰，提高空间三维直线的重建精度，需先对图像分别进行自适应阈值化，图像上端由于背景为天空，白色像素点少，下部分由于有高压塔存在，白色像素点多，根据像素点分布，划分ROI区域，即输电线路存在区域。

5.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的高压输电线路异物检测方法，其特征在于：在步骤4)中，对提取ROI区域的左视图和右视图做概率Hough直线检测，设定检测的直线长度阈值为ROI图像高度的二分之一，从而将ROI图像中直线长度大于该阈值的直线检测出来并获得其两端点坐标(x₁,y₁)(x₂,y₂)，然后根据两端点坐标建立平面直线方程根据直线方程与图像尺寸信息在ROI图像中补全直线。

6.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的高压输电线路异物检测方法，其特征在于：在步骤4)中，根据左视图和右视图中的直线特征作为匹配基元，对左、右图中直线进行相似性度量，求出左、右图对应的匹配直线段对，对左、右图中匹配的第i条直线，通过最小二乘法重建出第i条直线的两端点p_i1、p_i2，点p_i1的三维坐标为(x_i1，y_i1，z_i1)，点p_i2的三维坐标为(x_i2，y_i2，z_i2)，进而计算获得第i条直线的三维空间方程l_i: