[發明專利]基于三維實景變電站的空間測距方法

在審

• 申請號: 202010963108.6
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112184806A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 湯勝;李誠;李強;李剛;秦揚;李杜;劉海瓊;吳喻飛;徐琴;王旋;項濤;陳艷;鄒芹;王丹君;彭鋼;張磊
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司;國網湖北省電力有限公司武漢供電公司
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T19/20
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 胡盛登

本發明提供基于三維實景變電站的空間測距方法，包括以下具體步驟：進入三維可視化變電站實景模型；在三維可視化區域對物體進行檢測，通過矩形框將物體形狀框出來；結合矩形框信息，找到該矩形框底邊的兩個像平面坐標，分別記為(u1，v1)和(u2，v2)；使用幾何關系推導法，由像平面坐標點(u1,v1)、(u2,v2)推導出道路平面坐標(x1,y1)、(x2,y2)；通過三角測距公式計算出距離d。本發明基于畸變較小的實景模型，推導出像素坐標和變電站實景三維模型坐標之間的關系然后進行空間測距，有效減少測距誤差。

技術領域

本發明涉及空間測距領域，具體是一種基于三維實景變電站的空間測距方法。

背景技術

三維變電站采用魚眼相機進行數據采集及建模，魚眼相機畸變系數大，基于相機模型，采用數學幾何的方式進行測距不再適用，會造成誤差較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于三維實景變電站的空間測距方法，基于畸變較小的實景模型，推導出像素坐標和變電站實景三維模型坐標之間的關系然后進行空間測距，有效減少測距誤差。

本發明的技術方案：

一種基于三維實景變電站的空間測距方法，包括以下具體步驟：

進入三維可視化變電站實景模型；

在三維可視化區域對物體進行檢測，通過矩形框將物體形狀框出來；

結合矩形框信息，找到該矩形框底邊的兩個像平面坐標，分別記為(u1，v1)和(u2，v2)；

使用幾何關系推導法，由像平面坐標點(u1,v1)、(u2,v2)推導出道路平面坐標(x1,y1)、(x2,y2)；

通過三角測距公式計算出距離d。

所述幾何關系推導法主要包括獲得圖像坐標與世界坐標系之間的轉換關系。

所述圖像坐標與世界坐標系之間的轉換關系式如下：

式中，M1稱為相機的內參矩陣，M2稱為相機的外參矩陣，R為旋轉矩陣，T為平移矩陣。

所述圖像坐標與世界坐標系之間的轉換關系推導流程為：

理想的圖像坐標系原點O1和真實的O0有一定的偏差，由此我們建立了等式(1)和(2)，用矩陣形式(3)表示；

通過相機與圖像的投影關系，得到了等式(4)和等式(5)，用矩陣形式(6)表示；又知道相機坐標系和世界坐標的關系用等式(7)表示：

由等式(3)，等式(6)和等式(7)我們可以推導出圖像坐標系和世界坐標系的關系：

式中，像素平面坐標系(u,v)、像平面坐標系即圖像物理坐標第(x,y)、相機坐標系(Xc,Yc,Zc)和世界坐標系(Xw,Yw,Zw)。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：將三維變電站實景建模模型簡化為像機投影模型，基于畸變較小的實景模型，推導出像素坐標和變電站實景三維模型坐標之間的關系，然后能夠計算出空間距離，計算方法簡單，有效減少測距誤差，適用于三維實景變電站的空間測距。

附圖說明

圖1為本發明方法流程圖。

圖2為圖像坐標系示意圖。

圖3為通過相機與圖像的投影關系示意圖。