[發(fā)明專利]一種快速的變電站高壓警戒區(qū)域碰撞檢測算法方法

有效

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• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103714250A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 鄧應松;陳皓;胡亞平;高雅;劉振國;謝國財;曾憲立;胡娟;賀蘇寧;李楊
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本發(fā)明涉及一種無人值守變電站高壓警戒區(qū)域越界監(jiān)測的方法，尤其是涉及一種基于多攝像機視覺交匯區(qū)域中運動的人觸碰虛擬警戒線的越界監(jiān)測方法。

背景技術

從“十一五”后期開始，智能變電站已經成為智能電網的重要組成部分，從技術上講，需要與之配套的變電站場景設備與環(huán)境的監(jiān)測監(jiān)控。為保障電網安全運行，避免變電站工作場景下的人有意或無意的碰撞或闖入高壓警戒區(qū)域而導致的安全防范問題而研究此課題。所謂的高壓警戒區(qū)域碰撞檢測是指根據高壓警戒區(qū)域范圍、攝像機類型和視角、當前運動的目標，通過在攝像機監(jiān)測范圍內，檢測運動的目標是否與警戒區(qū)域發(fā)生交互，若發(fā)生碰撞，應立即告警，從而保證電網設備安全生產。

無人值守變電站現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中存在的主要問題是：被監(jiān)測區(qū)域的行為判斷是通過人工監(jiān)視實現(xiàn)的，沒有智能視頻分析手段，由此可能造成百密一梳的結果，視頻監(jiān)視系統(tǒng)的實際功效不大。

為保障電網安全運行，解決無人值守變電站的安全防范問題，有必要進行變電站視頻監(jiān)控的智能分析處理，快速準確、真實地反映出現(xiàn)場環(huán)境的情況，以便進行實時的響應，這樣可以減少巡檢人員的工作強度，提高變電站的安全警衛(wèi)工作質量。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題，是提出一種快速的變電站高壓警戒區(qū)域碰撞檢測算法方法，能有效的結合變電站工作場景下的人有意或無意碰撞或闖入高壓警戒區(qū)域的情況，快速、高效、準確的感知發(fā)生這類事件的時間與位置，及時發(fā)出告警信號，避免電網設備安全生產過程中的意外問題。

解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種快速的變電站高壓警戒區(qū)域碰撞檢測算法方法，其特征是：包括以下步驟：

S1導入變電站三維物理模型到unity3d中，獲取待監(jiān)測高壓警戒區(qū)域的平面坐標范圍；確定高壓警戒區(qū)域周圍布點的攝像機類型與物理參數(shù)；確定運動目標的位置，推算其運動速度；

S2計算以各個攝像機為三維坐標系原點、被監(jiān)測目標為終點的射線段在X‐Y平面的投影：在三維坐標系中，攝像機用表征被監(jiān)測目標對象的位置，是所述射線段長度，α是圖2中的射線段在X‐Y平面投影線段與X軸之間的夾角，β是該射線段與Z軸之間的夾角；這三個參數(shù)均可由攝像機確定監(jiān)測目標對象的位置時給出，可以視為已知參數(shù)；基于該參數(shù)組，求出目標對象在二維坐標平面上的位置；

目標射線段在X‐Y平面的投影：

目標對象投影點坐標：

建立碰撞行為檢測方程組：

將位置坐標代入該方程組，檢查是否滿足該方程；若滿足其中的一個或多個方程，則表明碰撞行為發(fā)生；否則未發(fā)生碰撞；

說明：由于具有運動特性，故用表示被監(jiān)測目標的時間運動軌跡。是人體投影圓環(huán)的半徑，可用經驗數(shù)值表示；

S3鑒于二維平面多邊形警戒區(qū)總存在一個范圍，即：

若在這個范圍之外，則肯定不會發(fā)生碰撞；僅當位于這個范圍時，才將坐標帶入一次線性方程組，檢驗是否使之成立，進而做出是否發(fā)生碰撞行為的判斷；

S4基于單攝像機視覺區(qū)域碰撞檢測算法公式（3）可能存在三種情況：

0個交點：說明運動的人體并沒有觸碰高壓警戒區(qū)域，此時，不能使得任何一個一次方程式成立；

1個交點：說明運動的人體觸碰了高壓警戒區(qū)域的某條線段中部，此時，可以使得一次方程組中的某個方程式成立；

2個交點：說明運動的人體觸碰了高壓警戒區(qū)域的某兩個相交線段的頂點，此時，可以使得一次方程組中的某二個一次方程式同時成立。這種情況其實也是一種碰撞檢測復證。

S5對于兩臺或兩臺以上的攝像機的應用場景，應基于每臺攝像機為中心建立三維空間監(jiān)測區(qū)域，分別跟蹤警戒區(qū)域中出現(xiàn)的運動體，結合上述步驟2～4的計算分析，給出是否觸碰高壓警戒區(qū)域的判斷。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明利用三維空間的人體垂直投影圓環(huán)與二維平面多邊形警戒區(qū)組合多項式的聯(lián)立解析方程組的多重驗證，實現(xiàn)多角度判斷人的運動行為是否觸碰高壓警戒區(qū)域的檢測。該算法避免了單一攝像機畫面可能存在的視覺盲區(qū)或角度偏離而導致的檢測證據不足問題，提高了碰撞檢測的準確度。經過實驗證明該算法簡潔高效，快速準確，非常適用于無人值守的變電站高壓警戒區(qū)域的安全維護。

附圖說明

圖1為碰撞檢測二維平面投影示意圖；

圖2為目標對象坐標計算方法示意圖；

圖3為算法流程圖。

具體實施方式