[發明專利]一種基于雙目視覺的輸電桿塔傾斜的測量方法

在審

• 申請號: 201910756618.3
• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN110595433A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 喬鐵柱;焦晨浩;閻高偉;呂玉祥;楊毅
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00
• 代理公司: 14110 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 任林芳

本發明一種基于雙目視覺的輸電桿塔傾斜的測量方法，屬于機器視覺、電力系統在線監測技術領域；由于輸電線路覆蓋地貌復雜多變，對輸電桿塔的安全性要求越來越高，人工定時巡檢費時費力，利用傾斜傳感器測量桿塔傾斜數據，不能夠完全反應傾斜桿塔實地情況；本發明提供一種基于雙目視覺的輸電桿塔傾斜的測量方法，雙目相機標定后，根據對旋轉、尺度縮放、亮度變化保持不變性的桿塔特征點計算其三維世界坐標，由三維坐標計算出桿塔傾斜角和傾斜方位角，若桿塔處于異常狀態，將傾斜的桿塔信息傳輸至后臺監控室；遠程監控室實時全面了解桿塔信息，有利于實現自動化安全監控，具有重大的社會意義。

技術領域

本發明屬于機器視覺、電力系統在線監測技術領域，涉及一種基于雙目視覺的輸電桿塔傾斜的測量方法。

背景技術

隨著經濟的高速發展，分布全國的高壓輸電線路越來越多。由于輸電線路覆蓋的地況環境趨于復雜，對輸電桿塔的安全性要求越來越高，因此對桿塔的狀態檢測系統的研究十分必要。為了能夠對泥石流及山體滑坡多發區、煤礦采空塌陷區等不良地質區域內桿塔傾斜角進行實時監測，相關負責人員會每天定時巡檢負責區域內的桿塔傾斜狀況，對處于異常狀態的桿塔會呼叫檢修人員及時修理，這種方法既費時又費力；還有的是監測主機收集傾斜傳感器測量的桿塔傾斜數據，其具體情況是監測主機通過RS485與傳感器連接，供電方式為太陽能電池供電，數據從傳感器通過RS485傳至監測主機，最后由監測主機通過3G/4G發送到后端系統，這種方法不能夠完全反應傾斜桿塔實地情況。因此，如何簡單、可靠、快速、自動檢測桿塔的傾斜狀況是預防桿塔傾斜造成架空線路事故的關鍵技術難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于雙目視覺的輸電桿塔傾斜的測量方法，解決了現有方法對桿塔角進行實時監測，工作量大，裝置復雜，監測效果不好的問題。

本發明所采用的技術方案是，基于雙目視覺的輸電桿塔傾斜的測量方法，包括以下步驟：

S10：對由兩個攝像頭組成的雙目CCD相機進行標定，通過完成標定的雙目CCD相機獲取桿塔圖像。

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

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

S31：根據在S20過程中獲取目標觀察點的三維坐標利用公式(8)求出桿塔傾斜角R，

S32：在監測過程中，如果桿塔傾斜角R與桿塔正常狀態下的傾斜角R₀的差值大于15°，根據目標觀察點的三維坐標求出傾斜方位角B，如果桿塔傾斜角R與桿塔正常狀態下的傾斜角R₀差值小于15°，跳過此步驟，傾斜方位角B計算公式(9)如下：

S40：根據傾斜方位角B判斷桿塔狀態：傾斜方位角B的差值大于15°，那么桿塔處于危險狀態，向監控后臺發出預警并將傾斜角R、傾斜方位角B和捕捉的實時圖像傳送給監控后臺；傾斜方位角B小于15°，桿塔處于正常狀態，繼續監控。

進一步，S10中雙目CCD相機標定的具體操作如下：

S11：將一幅棋盤圖放置在雙目CCD視野中。

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