[發(fā)明專利]基于雷達(dá)衛(wèi)星影像的高壓輸電線路弧垂預(yù)警檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711483192.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108168440B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石書祝;王市委;肖銳
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01S13/89;G01S7/38;G01S7/40
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴(yán)彥

1.一種基于雷達(dá)衛(wèi)星影像的高壓輸電線路弧垂預(yù)警檢測方法，其特征在于：通過獲取雷達(dá)衛(wèi)星重復(fù)經(jīng)過高壓輸電線路監(jiān)測區(qū)域時(shí)的兩幅高分辨率影像，分析輸電導(dǎo)線引起的散射亮斑在兩幅雷達(dá)衛(wèi)星影像的方位向和距離向上的相對位置變化，并結(jié)合預(yù)設(shè)閾值判斷輸電線路弧垂是否過大或過小，能夠保證弧垂測量精度達(dá)到0.1米左右，滿足高壓輸電線路弧垂實(shí)際測量精度需求，實(shí)現(xiàn)方式包括以下步驟，

步驟1，當(dāng)輸電線路弧垂處在規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，選擇雷達(dá)衛(wèi)星經(jīng)過高壓輸電線路監(jiān)測區(qū)域時(shí)的一幅高分辨率影像作為主影像；

步驟2，依據(jù)指定的弧垂巡檢時(shí)間，獲取雷達(dá)衛(wèi)星重復(fù)經(jīng)過高壓輸電線路監(jiān)測區(qū)域時(shí)的一幅高分辨率影像作為副影像；

步驟3，對兩幅雷達(dá)衛(wèi)星影像進(jìn)行預(yù)處理，包括輻射校正和相干斑噪聲抑制；

步驟4，以主影像作為基準(zhǔn)，對副雷達(dá)衛(wèi)星影像進(jìn)行精配準(zhǔn)；

通過在兩幅影像上選擇特征明顯的目標(biāo)散射點(diǎn)作為控制點(diǎn)，并借助這些散射點(diǎn)之間的已知幾何位置關(guān)系計(jì)算出整幅影像的空間轉(zhuǎn)化關(guān)系，完成兩幅影像之間的粗配準(zhǔn)；通過粗配準(zhǔn)確定像素級的配準(zhǔn)誤差之后，在粗配準(zhǔn)位置基礎(chǔ)之上按照0.1像素的間隔進(jìn)行辛格函數(shù)插值，并重復(fù)使用最大相關(guān)系數(shù)法估算出亞像素級精度的配準(zhǔn)位置，完成兩幅影像之間的精配準(zhǔn)；

步驟5，從兩幅雷達(dá)衛(wèi)星影像中依據(jù)指定的地理坐標(biāo)范圍剪裁出由需要檢測的一段輸電導(dǎo)線引起的散射亮斑；

步驟6，從主影像和副影像上分別提取輸電導(dǎo)線引起的散射亮斑的中心點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)如下，

先對影像進(jìn)行32倍過采樣，然后通過采用與像素具有相同尺寸的窗口搜尋散射亮斑內(nèi)具有最大幅值的像素點(diǎn)，得到散射亮斑的中心點(diǎn)；

步驟7，以輸電導(dǎo)線引起的散射亮斑中心點(diǎn)在主影像上的空間位置為基準(zhǔn)，分別分析該段輸電導(dǎo)線引起的散射亮斑中心點(diǎn)在副影像方位向和距離向上的位置變化值，實(shí)現(xiàn)如下，

設(shè)以輸電導(dǎo)線引起的散射亮斑在主影像的方位向和距離向上處于兩個(gè)特定的位置為A1和R1，輸電導(dǎo)線引起的散射亮斑在副影像的方位向和距離向上的位置為A2和R2，計(jì)算出(A2-A1)和(R2-R1)差值，分別作為該段輸電導(dǎo)線引起的散射亮斑中心點(diǎn)在副影像方位向和距離向上的位置變化值；

步驟8，依據(jù)設(shè)定的門限閾值，在方位向和距離向分別進(jìn)行比較，若滿足指定條件則給出預(yù)警信息，若否則不給出預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)如下，

設(shè)方位向的最大門限閾值為Amax，最小門限閾值為Amin，距離向的最大門限閾值為Rmax，最小門限閾值為Rmin，

如果條件A2-A1<Amin和條件R2-R1>Rmax都滿足時(shí)，判斷輸電線路弧垂過小，同時(shí)給出預(yù)警信息；

如果條件A2-A1>Amax和條件R2-R1<Rmin都滿足時(shí)，判斷輸電線路弧垂過大，同時(shí)給出預(yù)警信息；

其它情況下，判斷輸電線路弧垂處在規(guī)定范圍之內(nèi)，不給出預(yù)警信息；

其中，所述門限閾值的設(shè)定方式如下，

依據(jù)雷達(dá)衛(wèi)星與輸電線路的實(shí)際成像幾何結(jié)構(gòu)，通過Matlab仿真獲取輸電導(dǎo)線和相鄰兩基輸電桿塔的模擬雷達(dá)衛(wèi)星影像；當(dāng)輸電線路弧垂取規(guī)定范圍的中間值時(shí)，確定由輸電導(dǎo)線引起的散射亮斑中心點(diǎn)在模擬影像方位向和距離向上的位置，分別記為MA1和MR1；當(dāng)輸電線路弧垂分別取實(shí)際允許的最大值和最小值時(shí)，基于模擬影像分別確定散射亮斑中心點(diǎn)對應(yīng)的方位向位置MAmax和MAmin，對應(yīng)的距離向位置MRmax和MRmin；方位向的最大門限閾值A(chǔ)max設(shè)為MAmax-MA1，最小門限閾值A(chǔ)min設(shè)為MAmin-MA1，距離向的最大門限閾值Rmax設(shè)為MRmax-MR1，最小門限閾值Rmin設(shè)為MRmin-MR1；

步驟9，判斷是否已經(jīng)完成對所有需要檢測的輸電導(dǎo)線段弧垂進(jìn)行檢測，若是則輸電線路弧垂檢測結(jié)束，若否則返回執(zhí)行步驟5。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于雷達(dá)衛(wèi)星影像的高壓輸電線路弧垂預(yù)警檢測方法，其特征在于：步驟2中，雷達(dá)衛(wèi)星獲取副影像時(shí)的工作參數(shù)與獲取主影像時(shí)保持一致，而且都沿升軌方向或都沿降軌方向獲取。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于雷達(dá)衛(wèi)星影像的高壓輸電線路弧垂預(yù)警檢測方法，其特征在于：步驟7中，通過分別測量副影像上輸電導(dǎo)線引起的散射亮斑中心點(diǎn)相對于主影像在方位向和距離向上的像素偏移數(shù)目，得到(A2-A1)和(R2-R1)差值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述基于雷達(dá)衛(wèi)星影像的高壓輸電線路弧垂預(yù)警檢測方法，其特征在于：用于大面積高壓輸電線路弧垂的預(yù)警檢測。