[发明专利]基于图像处理和双目立体测距的输电线路防外破预警方法

权利要求书

1.基于图像处理和双目立体测距的输电线路防外破预警方法，其特征在于，包括：

S1、基于霍夫直线检测法得到背景图像中的所有输电线路；

S2、基于运动目标检测法识别吊臂，并得到吊臂；

S3、基于双目立体测距得到输电线路与吊臂的真实距离；

S4、按照距离大小选择相应的报警等级报警；

步骤S1包括：

S11、采集背景图像；

在杆塔上高于输电线路1m的位置水平固定两个摄像头，通过两摄像头分别采集含输电线路的背景图像bg1、bg2；

S12、基于霍夫直线检测法得图像中所有直线簇；

对图像bg1、bg2灰度化得到bg1_gray、bg2_gray，对灰度图bg1_gray、bg2_gray进行Canny边缘检测；

S13、根据输电线路长宽比过滤干扰直线，得到所有输电线；

针对剩余直线计算直线像素的长宽比，若长宽比大于直线像素长宽比阈值，确定为输电线，反之为噪声；

S14、在所有输电线中分别取两不重合的点；

步骤S2包括：

S21、根据S1中采集的背景图像进行单高斯背景建模；

S22、当运动目标出现，将两个摄像头实时采集的视频新帧中的每个像素点灰度值与单高斯背景模型的期望μ相比较，若大于阈值d*δ，其中：d为标准差倍数，δ为标准差，则判定为前景目标点；反之，则判定为背景点；

S23、针对所有前景目标点构成的前景图进行二值化处理及连通域的开闭运算；

S24、计算每个连通域面积，与设定的面积阈值比较，若大于则保留，反之，设为背景；

S25、基于剩余连通域进行轮廓检测，若轮廓近似长方形，且长宽比大于长方形长宽比阈值，则确定为吊臂；

S26、选取吊臂上方轮廓中的两个不重合的像素点；

步骤S3包括：

S31、基于张正友标定法得两个摄像头的内外参数；

S32、导入两个摄像头参数数据，即得到双目系统的外部参数；

S33、基于尺度不变特征变换特征匹配算法的立体匹配，找到所有输电线及吊臂上两个不同像素点构成的特征匹配点对集，恢复出所有输电线及吊臂上两个不同像素点的空间坐标对；

S34、根据所有输电线及吊臂上两个不同像素点的空间坐标对集得到计算所有输电线与吊臂的最短距离；

步骤S33为：

设{[P111(u111，v111)、P112(u112，v112)]，[P121(u121，v121)、P122(u122，v122)]}、{[P211(u211，v211)、P212(u212，v212)]，[P221(u221，v221)、P222(u222，v222)]}……{[Pn11(un11，vn11)、Pn12(un12，vn12)]，[Pn21(un21，vn21)、Pn22(un22，vn22)]}，其中：Pkij(ukij，vkij)表示第k条输电线，j＝1表示左边摄像头，j＝2表示右边摄像头，i相等表示同一个点左右摄像头拍摄的输电线匹配对；{[Q11(u11，v11)、Q12(u12，v12)]，[Q21(u21，v21)、Q22(u22，v22)]}，其中[Q11(u11，v11)、Q12(u12，v12)]表示吊臂上的左右摄像头拍摄的第一个匹配对，[Q21(u21，v21)、Q22(u22，v22)]表示吊臂上的左右摄像头拍摄的第二个匹配对，则{[P111(u111，v111)、P112(u112，v112)]，[P121(u121，v121)、P122(u122，v122)]}得到第一条输电线上两个不同像素点的空间坐标{P11(x11，y11，z11)，P12(x12，y12，z12)}，依次类推；{[Q11(u11，v11)、Q12(u12，v12)]，[Q21(u21，v21)、Q22(u22，v22)]}得到吊臂上两个不同像素点的空间坐标Q1(x1，y1，z1)，Q2(x2，y2，z2)}；

步骤S34包括：

设第一条输电线的方向向量AB＝(x11-x12，y11-y12，z11-z12)，吊臂的方向向量CD＝(x1-x2，y1-y2，z1-z2)，则将两向量AB、CD叉乘得到其公垂向量N＝(x，y，z)；再基于AB、CD两直线上的点P11、Q1，得到向量M＝(x11-x1，y11-y1，z11-z1)，根据向量M在向量N方向的投影公式cos(M*N)*|M|得到最短距离。