[發(fā)明專利]一種基于雙目視覺的輸電桿塔傾斜的測量方法

在審

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• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN110595433A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬鐵柱;焦晨浩;閻高偉;呂玉祥;楊毅
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00
• 代理公司: 14110 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 任林芳

1.一種基于雙目視覺的輸電桿塔傾斜的測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

S10：對由兩個(gè)攝像頭組成的雙目CCD相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，通過完成標(biāo)定的雙目CCD相機(jī)獲取桿塔圖像；

S20：在S10獲取的桿塔左相機(jī)圖像和右相機(jī)圖像中提取對旋轉(zhuǎn)、尺度縮放、亮度變化保持不變性的特征點(diǎn)；完成能夠反應(yīng)場景中同一個(gè)點(diǎn)的特征點(diǎn)匹配工作，并選取一對屬于桿塔塔身并且已經(jīng)匹配好的特征點(diǎn)作為目標(biāo)觀察點(diǎn)，通過已選定的目標(biāo)觀察點(diǎn)在左相機(jī)圖像和右相機(jī)圖像中的像素坐標(biāo)點(diǎn)求出目標(biāo)觀察點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)(X_W，Y_W，Z_W)；

S30：通過S20特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)(X_W，Y_W，Z_W)，計(jì)算輸電桿塔傾斜角R和傾斜方位角B，具體按照以下步驟實(shí)施：

S31：根據(jù)在S20過程中獲取目標(biāo)觀察點(diǎn)的三維坐標(biāo)利用公式(8)求出桿塔傾斜角R，

S32：在監(jiān)測過程中，如果桿塔傾斜角R與桿塔正常狀態(tài)下的傾斜角R₀的差值大于15°，根據(jù)目標(biāo)觀察點(diǎn)的三維坐標(biāo)求出傾斜方位角B，如果桿塔傾斜角R與桿塔正常狀態(tài)下的傾斜角R₀差值小于15°，跳過此步驟，傾斜方位角B計(jì)算公式(9)如下：

S40：根據(jù)傾斜方位角B判斷桿塔狀態(tài)：傾斜方位角B的差值大于15°，那么桿塔處于危險(xiǎn)狀態(tài)，向監(jiān)控后臺發(fā)出預(yù)警并將傾斜角R、傾斜方位角B和捕捉的實(shí)時(shí)圖像傳送給監(jiān)控后臺；傾斜方位角B小于15°，桿塔處于正常狀態(tài)，繼續(xù)監(jiān)控。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙目視覺的輸電桿塔傾斜的測量方法，其特征在于：所述S10中雙目CCD相機(jī)標(biāo)定的具體操作如下：

S11：將一幅棋盤圖放置在雙目CCD視野中；

S12：分別從五個(gè)不同的角度觀察放置在視野中的棋盤圖，并在每個(gè)角度上獲取一張棋盤圖的圖像；

S13：檢測棋盤圖像上的角點(diǎn)，完成相機(jī)標(biāo)定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙目視覺的輸電桿塔傾斜的測量方法，其特征在于：所述S20中獲取目標(biāo)觀察點(diǎn)在世界坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)(X_W，Y_W，Z_W)，具體操作如下：

S21.在同一個(gè)世界坐標(biāo)系中，分別以兩個(gè)相機(jī)為參考原點(diǎn)建立左相機(jī)坐標(biāo)系C_L和右相機(jī)坐標(biāo)系C_R，并用世界坐標(biāo)系C_W表示，如公式(2)：

R_L、t_L是左相機(jī)的外部參數(shù)，R_R、t_R是右相機(jī)的外部參數(shù)，兩個(gè)相機(jī)坐標(biāo)系利用公式(3)和公式(4)相互表示：

分別表示左相機(jī)相對于右相機(jī)的旋轉(zhuǎn)和平移關(guān)系；

S22.添加輔助相機(jī)填補(bǔ)景深信息Zc，

其中(x_L，y_L)是目標(biāo)特征點(diǎn)投影在左相機(jī)成像平面的坐標(biāo)，(x_R，y_R)是目標(biāo)特征點(diǎn)投影在右相機(jī)成像平面的坐標(biāo)，f_xL、f_yL是左相機(jī)以像素為單位的焦距，f_xR、f_yR是右相機(jī)以像素為單位的焦距；

S23.利用公式(6)計(jì)算得到目標(biāo)特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，

根據(jù)公式(7)獲取目標(biāo)特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)(X_W，Y_W，Z_W)，

(X_C，Y_C，Z_C)是目標(biāo)特征點(diǎn)在左相機(jī)坐標(biāo)系的坐標(biāo)，R_L、t_L是左相機(jī)的外部參數(shù)。