[发明专利]一种输电导线弧垂的三维重建方法及系统

权利要求书

1.一种输电导线弧垂的三维重建方法，其特征在于，所述方法包括：

对双目摄像机进行参数标定，并利用参数标定后的所述双目摄像机获取图像；

检测所述图像中输电导线弧垂的外接矩形，并针对所述外接矩形内的点进行立体匹配，得到所述输电导线弧垂的三维点云；

根据所述三维点云和空间关系，确定所述输电导线弧垂中各个点的三维坐标，并通过所述三维坐标拟合出所述输电导线弧垂，以完成对所述输电导线弧垂的三维重建过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对双目摄像机进行参数标定包括：

利用张氏标定法基于棋盘格图像确定所述每个摄像机的内部参数和畸变参数；其中，所述内部参数用于表征所述双目摄像机的内部结构，所述畸变参数用于表征径向畸变和切向畸变，接着，基于每个摄像机采集的图像，提取图像上像素值突变的角点，并计算这些角点上的SIFT特征描述子，使用Hamming距离两两匹配不同图像中的对应控制点，建立两个摄像机之间的姿态关系；其中，控制点是图像中在某方面属性突出的像素点，是在某些属性上强度最大或者最小的孤立点、线段的终点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：：

提取所述外接矩形中的各个点的SIFT特征，并在另一个摄像机采集的图像中通过海明距离查询到对应点，并确定所述对应点在双目摄像机的两个图像中的各自的坐标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下公式确定所述输电导线弧垂中各个点的三维坐标：

X＝(x_L*b)/(x_L-x_R)

Y＝(y*b)/(x_L-x_R)

Z＝(f*b)/(x_L-x_R)

其中，X、Y、Z是世界坐标系中某个弧垂点的三维坐标，(x_L,y)和(x_R,y)是该弧垂点在两个双目摄像机中的坐标，f是双目摄像机的焦距，b是双目摄像机两个摄像头中心之间的距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，拟合出所述输电导线弧垂包括：

随机选择N个三维重建的点；

通过随机选择的点拟合二次方程，并计算除所述随机选择的点之外的数据点在所述二次方程中的误差，并基于该误差判断是否将所述数据点加入至随机选择的点中；

若当前随机选择的点的总数量大于预设数量阈值，基于当前随机选择的点再次拟合二次方式，并计算当前随机选择的点在再次拟合的二次方程中的误差；

比较计算得到的误差和当前的最优误差，并根据比较结果输出拟合模型。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于该误差判断是否将所述数据点加入至随机选择的点中包括：

若该误差小于预设误差阈值，将所述数据点加入至随机选择的点中。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，比较计算得到的误差和当前的最优误差，并根据比较结果输出拟合模型包括：

若计算得到的误差小于当前的最优误差，保存所述计算得到的误差和再次拟合得到的二次方式；

判断当前的迭代次数是否达到最大迭代次数，若达到，输出当前的拟合模型；若没有达到，返回随机选择N个三维重建的点的步骤。

8.一种输电导线弧垂的三维重建系统，其特征在于，所述系统包括：

图像获取单元，用于对双目摄像机进行参数标定，并利用参数标定后的所述双目摄像机获取图像；

三维点云构建单元，用于检测所述图像中输电导线弧垂的外接矩形，并针对所述外接矩形内的点进行立体匹配，得到所述输电导线弧垂的三维点云；

三维重建单元，用于根据所述三维点云和空间关系，确定所述输电导线弧垂中各个点的三维坐标，并通过所述三维坐标拟合出所述输电导线弧垂，以完成对所述输电导线弧垂的三维重建过程。