[發明專利]一種基于單目視覺分析方法的輸電線路舞動監測方法

有效

• 申請號: 201310707413.9
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103698001A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 閻東;呂中賓;楊威;謝凱;楊曉輝;邵穎彪;魏建林;宋高麗;張博
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網河南省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

1.一種基于單目視覺分析方法的輸電線路舞動監測方法，其特征在于：第一步，選擇好進行監測的系統硬件，系統硬件包括激光測距儀、工業攝像頭、筆記本電腦、三角架、普通錄像機，激光測距儀用于測量距離、仰角、與線路夾角；

第二步，對攝像機進行標定，根據成像基本原理，進行標定的計算，解決攝像機拍攝得到的舞動圖像尺寸與實際尺寸的對應問題，以得到用攝像機觀測舞動的振幅，

第三步，進行舞動監測，

其中，第二步對攝像機進行標定過程如下：

用來拍攝的輸電線路所在空間內任意一點的垂直位移標定系數K，

①????????????????????????????????????????????????，

其中，K——某一被測點的垂直位移標定系數；

b——CCD的像元尺寸，硬件參數，已知可查，單位：微米；

α——攝像機的仰角；

f——鏡頭的焦距，已知可查，單位：毫米；

D——攝像機到測量面的距離，單位：米；

其中，攝像機到測量面的距離D，

②，

d——被測點到攝像機的距離，單位：米，

β——被測點相對于攝像機的光軸之間的夾角；

其中，

③，

x，y——被測點像素坐標，當被測點選定以后，(x，y)也就確定已知，

x₀，y₀——攝像機的中心點坐標，可查，

通過以上三個公式①②③，可以得到測量垂直位移的標定系數為：

④，

公式④中d和α需要現場進行測量，測量過程如下：

獲取攝像機到被測點的距離d：近距離的被測點，可以用激光測距儀測；遠距離的被測點可以測量水平距離和仰角，激光測距儀可以測被測點的仰角，再用三角函數計算得到，

?獲取攝像機的仰角α:激光測距儀可以直接測量得到攝像機的仰角。

2.根據權利要求1所述的基于單目視覺分析方法的輸電線路舞動監測方法，其特征在于：所述第三步，舞動監測分為在線監測和離線監測，

在線監測需要將攝像頭與筆記本電腦相連，將事先測量的距離、仰角、與線路夾角及相機參數輸入數據庫，在錄像過程中自動追蹤特征點的運動軌跡，并將各特征點信息綜合，繪制舞動導線的三維運動軌跡，具體操作流程如下：

1）確定舞動監測對象，主要確定要監測的線路具體檔距，全檔監測還是半檔監測，監測三相導線還是只監測一相導線；

2）選擇攝像點，主要考慮到拍攝點與線路應用一定的距離以保證標定系數的精確性，但同時應保證線路特征點的清晰；

3）將攝像頭與安裝有視頻分析軟件的筆記本電腦相連，并固定于三角架上，

4）測量攝像頭的仰角、攝像頭與線路方向的夾角、及攝像頭至各特征點的距離等參數，并錄入視頻分析軟件數據庫，

5）輸入攝像頭焦距、像元尺寸等參數，計算機自動計算出各特征點的標定系數；

6）開機自動監測，在攝像頭錄取舞動錄像的同時，系統自動跟蹤各特征點的像素變化軌跡，并根據標定系數計算出實際變化量，綜合各特征點的運動軌跡繪制線路三維變化軌跡，從而得到舞動幅值、頻率、階次等參數，在監測過程中保證定點、定焦距錄像；

離線監測，

離線監測可先錄取舞動視頻，然后測量距離、仰角、與線路夾角，結合相機參數計算出標定系數，在利用軟件追蹤各特征點的變化軌跡，然后結合各特征點的標定系數得出舞動導線的三維變化軌跡；離線監測所需設備少，操作流程簡單，特別適合于野外監測，操作流程如下：

1）確定舞動監測對象，主要確定要監測的線路具體檔距，全檔監測還是半檔監測，監測三相導線還是只監測一相導線；

2）選擇攝像點，主要考慮到拍攝點與線路應用一定的距離以保證標定系數的精確性，但同時應保證線路特征點的清晰；

3）將攝像及固定于三角架上進行定點、定焦錄像；

4）錄像錄制后記錄測量攝像頭的仰角、攝像頭與線路方向的夾角、及攝像頭至各特征點的距離等參數；結合攝像機本身參數計算出各特征點的標定系數；

5）錄制結束后，將錄取的錄像帶入視頻分析系統，獲得各特征點的二維變化曲線，結合標定系數，得出各特征點的二維變化軌跡，并得出舞動線路的三維曲線，從而得到舞動幅值、頻率、階次等參數。