[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

说明书

本发明公开了一种基于双目视觉的高压输电线路异物检测方法，该方法是在输电线路正下方布置双目摄像头，对双目摄像头进行标定得到内外参数，令双目摄像头呈仰角拍摄输电线路图像，并通过云台调整双目摄像头的仰角大小，以实现对输电线路更广泛的范围监测；然后对双目摄像头采集的图片进行预处理，获取图像中输电线路ROI区域，并通过概率Hough直线检测提取左视图和右视图中的输电线路，对输电线路进行三维重建，获得输电线路的空间直线方程；对ROI区域图像提取特征点，获取特征点空间坐标，计算特征点到输电线路拟合的空间直线的欧式距离判断输电线路上是否存在异物。本发明可以实现对输电线路的安全的实时监控，保障输电供电安全。

技术领域

本发明涉及电力系统监控的技术领域，尤其是指一种基于双目视觉的高压输电线路异物检测方法。

背景技术

电力输送是电力工业中的重要环节，对于任何国家，电力工业都是极为重要的基础产业。实时监控输电线路安全至关重要，能够保证电力的正常供应，避免高压电对人民生活财产造成损失。但电力线遍布各地，且通常多布置于山林野外区域，人工检查不仅费事费力，且难以做到实时监控，及时报警。一旦有异物例如树枝、漂浮物、鸟类等接近输电线路，轻则导致输电中断，重则导致火灾、威胁人民生命财产安全等不可预料的后果。因此，本设计希望能够通过设计一种基于双目视觉的输电线路异物检测方法，使得当异物接近输电线路时，能够迅速被检测出来，以便及时发现并通知异常情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于双目视觉的高压输电线路异物检测方法，通过三维重建输电线路和异物特征点以判断是否有异物在输电线路设定范围内，从而实现对输电线路安全实时的监控，以便提高野外输电线路的安全性。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于双目视觉的高压输电线路异物检测方法，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。

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。