[发明专利]一种基于航拍图像的输电线垂弧测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于航拍图像的输电线垂弧测量方法及系统。该方法包括：获取多幅输电线图像；采用光束平差法对三维空间点坐标和相机参数进行优化，得到优化后的三维空间点坐标和优化后的相机参数；采用直线提取法将各输电线图像中的输电线像素提取出来，得到输电线二进制图像；在输电线三维空间模型中构建立方网格点阵；输电线的包络位于立方网格点阵内；依据优化后的三维空间点坐标和优化后的相机参数，将立方网格点阵投影到输电线二进制图像中，计算得到输电线的垂弧值。本发明在降低成本的同时，提高测量精度。

技术领域

本发明涉及输电线垂弧测量技术领域，特别是涉及一种基于航拍图像的输电线垂弧测量方法及系统。

背景技术

输电线弧垂是指在架空线路中，相邻两电杆上输电导线最低点与两悬挂点间连线的垂直距离。弧垂过大或过小都会影响线路的安全：当弧垂过大时，无法确保导线对地安全距离，恶劣天气可能造成短路事故；当弧垂过小时，导线承受的应力过大，气温过低或冻雨天气时，有可能造成断线甚至电杆倾覆事故。因此监测输电线的最大弧垂，是电网维护工作的重要内容，准确便捷的弧垂测量技术也是国内外电力部门和研究机构的重点研究目标。

弧垂测量工作主要由监测人员现场使用工具或观测仪器测量计算完成，使用的方法有等长法、异长法、角度法、平视法等。目前，采用图像处理技术测量弧垂，是研究的重点方向。图像处理技术测量弧垂的方法包括：基于部分段图像分析的输电线弧垂计算方法，该方法无法解决未知段图像异常的问题，而且精度过于依赖图像本身；采用固定安装在塔杆的摄像机将现场拍摄的图像通过计算机处理和变换来计算弧垂，该方法虽然能够在一定程度上提高精度，但其成本高。

应用无人机采集输电线序列图像并分析测量计算弧垂，具有成本低、不受地域影响、快捷高效的优点，受到广泛关注。基于无人机采集输电线序列图像测量弧垂的方法一般是以无人机从多角度获取输电线图像，根据空间成像原理将平面图像中的目标点在实体空间中重建后计算测量。如应用立体像采用前方交会算法推导对应弧垂点的实际坐标值；再如以输电线中的隔离棒作为识别目标，搜索测量出隔离棒中心在序列图像上的像素坐标，再以立体视觉技术计算隔离棒中心的三维空间坐标，建立曲线方程进行计算结果。这些方法的测量结果受照相机和传感器的精度影响较大，对无人机操作有较高要求，对于消费级无人机，受性能制约，测量准确度难令人满意。

发明内容

基于此，有必要提供一种基于航拍图像的输电线垂弧测量方法及系统，以在降低成本的同时，提高测量精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于航拍图像的输电线垂弧测量方法，包括：

获取多幅输电线图像；所述输电线图像是采用无人机以预设的拍摄位置拍摄得到的，多幅所述输电线图像的拍摄位置均不同；

采用光束平差法对三维空间点坐标和相机参数进行优化，得到优化后的三维空间点坐标和优化后的相机参数；所述三维空间点坐标为各所述输电线图像中的每个像素点对应的三维空间点的坐标；所述相机参数为无人机上的摄像机的位置参数和姿态参数；

采用直线提取法将各所述输电线图像中的输电线像素提取出来，得到输电线二进制图像；

在所述输电线三维空间模型中构建立方网格点阵；所述输电线的包络位于所述立方网格点阵内；所述立方网格点阵包括多个网格点；

依据所述优化后的三维空间点坐标和所述优化后的相机参数，将所述立方网格点阵投影到所述输电线二进制图像中，计算得到输电线的垂弧值。

可选的，所述采用光束平差法对三维空间点坐标和相机参数进行优化，得到优化后的三维空间点坐标和优化后的相机参数，具体包括：

构建三维空间模型；