[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

技術領域

本發明屬于變壓器測試技術領域，更加具體地說，涉及移動靶標的使用方法，即利用移動靶標的變壓器分區標定方法。

背景技術

在輸變電技術領域中，變壓器是常用的電氣部件，對整個終端輸變電的穩定性有重要意義，對其研究往往集中在其內部結構、性質以及與整個輸變電網絡的配合程度，以便更好地發揮其性能，往往忽略有關變壓器位置方面的測定，即在變壓器日常運行狀態下或者在外界影響的狀態下，位置變化的標定。這個問題看似很小，卻能夠在一定程度上影響輸變電網絡的穩定運行。在圖像測量過程以及計算機視覺應用中，為確定空間物體表面某點的三坐標信息與其在圖像中對應點之間的相互關系，必須建立相機成像的幾何模型，這些幾何模型參數就是相機的內外部參數。在大多數條件下這些參數必須通過實驗與計算才能得到，這個求解參數的過程就稱之為相機標定。相機標定是計算機視覺應用中一個基礎而關鍵的技術，其標定結果的精度及算法的穩定性直接影響相機工作產生結果的準確性。因此，做好相機標定是做好后續工作的前提，提高標定精度是科研工作的重點所在。相機標定算法根據主要分為傳統相機標定法、主動視覺相機標定方法和相機自標定法。

在三類相機標定方法中，傳統標定方法精度最高，并且魯棒性也較好，其中傳統相機標定法中基于徑向準直約束(RAC)的Tsai兩步法考慮了相機的畸變模型，通過計算徑向畸變參數對相機進行畸變校正，大大提高了相機標定的精度，自問世以來得到人們的青睞。但由于需要高精度的標定模板，在實際應用中仍有較大的限制。

發明內容

本發明的技術目的在于克服現有技術的不足，利用相機標定方法對變壓器采集的形狀(或者位置)信息進行標定，以求能夠簡單快捷且高精度的實現參數標定。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現：

利用移動靶標的變壓器分區標定方法，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。

下面結合上述步驟具體說明本方案如下：

(1)第一步：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；

(2)第二步：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；

(3)第三步：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；

(4)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；

(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。

如說明書附圖所示的徑向準直約束模型，o_c-u_cv_cw_c為相機坐標系，O₁-XY為像平面坐標系，o_w-x_wy_wz_w為世界坐標系，在此標定模型中，即為CMM坐標系。點Q(x，y，z)為世界坐標系的任意一點，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：