[發明專利]利用移動靶標的變壓器分區標定方法

有效

• 申請號: 201410465223.5
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104268854A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 劉興鵬;王東海;王慶彪;張學強;牛榮杰;王永忠;唐河勛;高振生;肖志超;鄂家興
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網天津寶坻供電有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

1.利用移動靶標的變壓器分區標定方法，其特征在于，按照下述步驟進行：

(1)借助于精密運動控制系統帶動單個圓形LED光靶標在變壓器空間移動；

(2)利用CCD相機獲取光靶標圖像并實時傳輸到計算機；

(3)使用圖像處理技術對光靶標圖像進行處理，獲得靶標中心在像平面的位置坐標；

(4)將像平面上的點按照“回”字形分成合適的區域；

(5)利用最小二乘法對各空間各個區域的圖像中心坐標進行標定，即對變壓器截面的中央坐標進行標定；其中

在第一步中：精密運動控制系統為Brown-Sharp三坐標測量機(CMM)，并與計算機通過RS232接口相連接，計算機可以控制CMM在X，Y，Z三方向上移動，LED光靶標固定在CMM的測量臂上，通過計算機軟件可以實時讀取并存儲測量臂尖端在CMM坐標系(即世界坐標系)下的坐標值。CCD相機固定于光靶標前方，并且不會影響CMM的移動；

在第二步中：相機攝取圖像并通過千兆網線實時地傳輸到計算機，CMM呈梯臺形移動，距離相機近的截面面積小，距離遠的截面面積大，這樣能夠保證任何截面上的點落在像平面上時，能夠充分布滿像平面范圍，有助于更精確的進行標定計算；

在第三步中：計算機對圖像處理過程包括圖像濾波、閾值分割、黑白翻轉、輪廓跟蹤和最小二乘橢圓擬合，最終獲得光靶標中心在像平面中的坐標，并與其在CMM坐標系下的坐標同時進行存儲；

在第四步中，對空間點集按照在像平面成像位置分成幾個區域，采用回字形對像平面進行分區域；

在第五步中，利用最小二乘法對各空間各個區域的圖像中心坐標進行標定，即對變壓器截面的中央坐標進行標定。

2.根據權利要求1所述的利用移動靶標的變壓器分區標定方法，其特征在于，在第五步進行最小二乘法判斷時，設點Q(x，y，z)在相機坐標系下的坐標為(u，v，w)，根據兩者的坐標變換關系，可知：

uvw=[RT]·xyz1---(1)]]>

旋轉平移矩陣R和T可以通過相機透視變換模型并牛頓-高斯法求解得到

設到第i個位置時，測試點Q在相機坐標系下的實際坐標為(u_i，v_i，w_i)^T，理想值為(u，v，w)^T，則可得最優化目標函數：

g=(X)=Σi=1n(fi)2---(2)]]>

其中fi(x,y,z,u,v,w)=(ui-u)2+(vi-v)2+(wi-w)2,]]>優化變量X＝(x，y，z，u，v，w)，即測試點Q在光筆坐標系和相機坐標系下的坐標。

系統的非線性方程組為：

fi(x，y，z，u，v，w)＝0i＝1，2，L，n(3)

可使用最小二乘解的廣義逆法求解此方程組，即可得到相應的坐標(u，v，w)^T、(x，y，z)^T。

3.根據權利要求1所述的利用移動靶標的變壓器分區標定方法，其特征在于，由于每幅圖像可以得到3個非線性方程，優化變量X有6個未知數，因此X的初值可以通過兩幅以上的圖像計算得到；采集n幅圖像后，即可以得到含有n個方程的非線性方程組f_i(x，y，z，u，v，w)＝0i＝1，2，L，n，利用最小二乘解的廣義逆法求解此方程組；最后進行收斂判斷，相鄰兩次最優解的差值絕對值＜0.01或者達到10^-6數量級時，停止迭代計算，將最后一次得到的優化變量X中的(x，y，z)^T作為測試點的坐標值，即可得到該區域的圖像中心坐標，即變壓器截面的中央坐標值。