[发明专利]一种基于双目视觉的输电杆塔倾斜的测量方法

说明书

本发明一种基于双目视觉的输电杆塔倾斜的测量方法，属于机器视觉、电力系统在线监测技术领域；由于输电线路覆盖地貌复杂多变，对输电杆塔的安全性要求越来越高，人工定时巡检费时费力，利用倾斜传感器测量杆塔倾斜数据，不能够完全反应倾斜杆塔实地情况；本发明提供一种基于双目视觉的输电杆塔倾斜的测量方法，双目相机标定后，根据对旋转、尺度缩放、亮度变化保持不变性的杆塔特征点计算其三维世界坐标，由三维坐标计算出杆塔倾斜角和倾斜方位角，若杆塔处于异常状态，将倾斜的杆塔信息传输至后台监控室；远程监控室实时全面了解杆塔信息，有利于实现自动化安全监控，具有重大的社会意义。

技术领域

本发明属于机器视觉、电力系统在线监测技术领域，涉及一种基于双目视觉的输电杆塔倾斜的测量方法。

背景技术

随着经济的高速发展，分布全国的高压输电线路越来越多。由于输电线路覆盖的地况环境趋于复杂，对输电杆塔的安全性要求越来越高，因此对杆塔的状态检测系统的研究十分必要。为了能够对泥石流及山体滑坡多发区、煤矿采空塌陷区等不良地质区域内杆塔倾斜角进行实时监测，相关负责人员会每天定时巡检负责区域内的杆塔倾斜状况，对处于异常状态的杆塔会呼叫检修人员及时修理，这种方法既费时又费力；还有的是监测主机收集倾斜传感器测量的杆塔倾斜数据，其具体情况是监测主机通过RS485与传感器连接，供电方式为太阳能电池供电，数据从传感器通过RS485传至监测主机，最后由监测主机通过3G/4G发送到后端系统，这种方法不能够完全反应倾斜杆塔实地情况。因此，如何简单、可靠、快速、自动检测杆塔的倾斜状况是预防杆塔倾斜造成架空线路事故的关键技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双目视觉的输电杆塔倾斜的测量方法，解决了现有方法对杆塔角进行实时监测，工作量大，装置复杂，监测效果不好的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于双目视觉的输电杆塔倾斜的测量方法，包括以下步骤：

S10：对由两个摄像头组成的双目CCD相机进行标定，通过完成标定的双目CCD相机获取杆塔图像。

S20：在S10获取的杆塔左相机图像和右相机图像中提取对旋转、尺度缩放、亮度变化保持不变性的特征点；完成能够反应场景中同一个点的特征点匹配工作，并选取一对属于杆塔塔身并且已经匹配好的特征点作为目标观察点，通过已选定的目标观察点在左相机图像和右相机图像中的像素坐标点求出目标观察点在世界坐标系中的三维坐标(X_W，Y_W，Z_W)。

S30：通过S20特征点在世界坐标系中的三维坐标(X_W，Y_W，Z_W)，计算输电杆塔倾斜角R和倾斜方位角B，具体按照以下步骤实施：

S31：根据在S20过程中获取目标观察点的三维坐标利用公式(8)求出杆塔倾斜角R，

S32：在监测过程中，如果杆塔倾斜角R与杆塔正常状态下的倾斜角R₀的差值大于15°，根据目标观察点的三维坐标求出倾斜方位角B，如果杆塔倾斜角R与杆塔正常状态下的倾斜角R₀差值小于15°，跳过此步骤，倾斜方位角B计算公式(9)如下：

S40：根据倾斜方位角B判断杆塔状态：倾斜方位角B的差值大于15°，那么杆塔处于危险状态，向监控后台发出预警并将倾斜角R、倾斜方位角B和捕捉的实时图像传送给监控后台；倾斜方位角B小于15°，杆塔处于正常状态，继续监控。

进一步，S10中双目CCD相机标定的具体操作如下：

S11：将一幅棋盘图放置在双目CCD视野中。

S12：分别从五个不同的角度观察放置在视野中的棋盘图，并在每个角度上获取一张棋盘图的图像。