[发明专利]一种基于无人机影像的架空输电线路档距、转角测量方法

说明书

本发明公开了一种基于无人机影像的架空输电线路档距、转角计算方法，它包括：无人机影像数据采集以及后差分处理；有序杆塔影像子集分割提取；杆塔图斑几何边界提取；确定杆塔中心点相对平面坐标；输电线路档距和转角计算；利用图像识别与处理技术，自动在杆塔影像子集中筛选出杆塔中心正上方的正射影像，减轻内业工作量，避免人工判别误差；外业测量只需人工操作无人机飞行，无需人工抵达塔基处，在丘陵、山地等地形相对于传统测量手段，大大提高工作效率，降低工作人员因野外工作发生人身危险的概率；解决了现有技术存在的工作效率低、人力投入高和大量野外工作给测量工作人员带来人身危险等技术问题。

技术领域：

本发明属于输电线路无人机影像处理技术，涉及一种基于无人机影像的架空输电线路档距、转角计算方法。

背景技术：

由于施工、改线、迁塔等因素的影像，输电线路实际的档距、转角往往与设计资料并不吻合。为保障输电线路设计和安全运行的要求，把握架空线路与杆塔的施工质量，纠正线路施工造成的工程误差，对输电线路档距、转角进行测量必不可少。目前，常用的输电线路档距、转角测量一般借助全站仪、GNSS接收机两种测量方式实现。这两种测量方式虽然能满足输电线路档距、转角的测量需求，但都存在相应缺陷：

(1)全站仪测量需要具备通视条件，而高电压等级输电线路大部分分布在野外，植被覆盖茂密，寻找具备通视条件的架站点十分困难。同时，在进行较长线路的档距、转角测量时，全站仪测量需要进行多次搬站，需要投入的人力大，工作效率低。

(2)GNSS测量相对于全站仪测量所需人力投入小，工作效率较高。但在进行高压带电线路档距、转角测量时，卫星观测信号往往会受到高压电场的影响，导致测量结果发生较大的偏差。同时，GNSS测量还需观测人员携带GNSS接收机至塔基处，当输电线路穿过丘陵、山地等地形时，测量人员工作难度大，工作效率低，且易发生人身危险。

发明内容：

本发明要解决的技术问题：提供一种基于无人机影像的架空输电线路档距、转角计算方法，以解决现有技术存在的工作效率低、人力投入高和大量野外工作给测量工作人员带来人身危险等技术问题。

本发明技术方案：

一种基于无人机影像的架空输电线路档距、转角计算方法，它包括：

步骤1、无人机影像数据采集以及后差分处理；

步骤2、有序杆塔影像子集分割提取；

步骤3、杆塔图斑几何边界提取；

步骤4、确定杆塔中心点相对平面坐标；

步骤5、输电线路档距和转角计算。

步骤1所述无人机影像数据采集以及后差分处理的方法为：手动操作无人机依次在各杆塔上方悬停，保持摄像机以正射姿态、移动平面位置对杆塔进行反复拍摄，得到影像数据集；无人机起飞前架设GNSS基站，在整个测量过程中保持同步观测，利用GNSS后差分技术，解算出影像数据集中每张影像拍照时对应的无人机相对平面坐标。

步骤2所述的有序杆塔影像子集分割提取方法为：将影像数据集按拍照时间序列进行自动排序，得到影像集合{Img₁,Img₂,…,Img_n}；同时，以Img_i与Img_i-1的平面距离小于30米为约束，对影像集合进行分割提取，得到杆塔子集如下：

步骤3所述的杆塔图斑几何边界提取方法为：利用无人机影像中杆塔与通道颜色差异巨大的特点，对样本库中的影像样本数据RGB值进行统计分析，建立杆塔RGB概率模型。在样本训练阶段，利用杆塔RGB概率模型为每张样本影像制作概率灰度图像，作为样本影像第四通道输入U-Net模型进行训练，提高图斑提取的准确度、精确度，进而实现影像的杆塔图斑几何边界提取。