[發明專利]基于輕量化三維測距的輸電防外破視頻監拍及預警方法

在審

• 申請號: 202210616080.8
• 申請日: 2022-06-01
• 公開（公告）號: CN115205211A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 鄭含博;胡思佳;崔耀輝;李金恒;胡鈞浩;王陽
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/73;G06T7/80;G06T5/00;G06V10/22;G06V10/774;G06V10/82;G06N3/04;G06N3/08;G06F17/10;G01B11/14
• 代理公司: 武漢維盾知識產權代理事務所(普通合伙) 42244
• 代理人: 彭永念

1.一種基于輕量化三維測距的輸電防外破視頻監拍及預警方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、利用標定好的相機采集待監測的輸電通道圖像；

S2、利用成像模型和立體匹配算法，得到像素坐標與三維點云的映射關系；

S3、選取輸電設備上隱患區域的特征點；

S4、利用輕量化設計的CornerNet-squeeze模型來框出圖像數據中輸電設備和外來目標的具體位置；

S5、根據圖像中輸電設備與外來目標的三維坐標來計算兩者之間的歐式距離，并與國標中規定的安全距離對比來進行選擇性告警。

2.根據權利要求1所述的一種基于輕量化三維測距的輸電防外破視頻監拍及預警方法，其特征在于：在步驟S1中，利用張正友標定法相機進行標定；設平面模板任一點P，在像素坐標系下的齊次坐標為(u,v,1)，在相機坐標系下的坐標為(X,Y,Z,1)，兩坐標轉換關系如下：

其中，s為尺度因子，M₃₄是透視投影矩陣，如下：

其中，f_x＝f/dx，f_x是相機在x軸上的焦距；f_y＝f/dy，f_y是相機在y軸上的焦距；(u₀,v₀)為相機光心對應的像素點坐標；γ為像素坐標軸u和v的偏斜參數；f_x、f_y、γ、u₀、v₀五個參數為相機內參；

R為旋轉矩陣，T為平移向量，R和T是相機外參；

獲取相機的內參與外參后，利用極限約束對左右圖像進行畸變校正。

3.根據權利要求1所述的一種基于輕量化三維測距的輸電防外破視頻監拍及預警方法，其特征在于：在步驟S2中，構建成像模型，利用相似三角形定理，得到二維像素坐標與三維點云坐標的映射關系；對于空間中的一點Q(X_W,Y_W,Z_W)，在左右相機的像素坐標分別為(u_l,v_l)和(u_r,v_r)，由三角幾何關系可得:

其中，Z_W也叫深度值，f_x、f_y、u₀和v₀為標定得到的相機內參，b是兩相機的光心距離即基線，u_l-u_r表示視差；視差是通過半全局立體匹配算法對左右圖像對應的特征點進行匹配求得；利用視差計算深度值，進而可以計算獲得像素坐標與三維坐標的轉換關系。

4.根據權利要求1所述的一種基于輕量化三維測距的輸電防外破視頻監拍及預警方法，其特征在于：在步驟S3中，手動選取隱患區域每根導線上的測距點，并根據映射關系確定測距點的三維點云坐標。

5.根據權利要求1所述的一種基于輕量化三維測距的輸電防外破視頻監拍及預警方法，其特征在于：在步驟S4中分為以下步驟：

S4.1：攝取輸電設備圖像；

S4.2：對攝制的輸電設備圖像通過相關軟件和程序處理成適用于深度學習模型識別的數據集；

S4.3：對數據集中有外破可能性的外來目標分別采用軟件進行標注；

S4.4：將數據集分為訓練集，驗證集，測試集；

S4.5：針對輸電設備防外破監測的實時性要求構建輕量化的CornerNet-squeeze模型；

S4.6：使用訓練集與驗證集進行模型的訓練與檢驗；

S4.7：使用測試集對訓練好的模型進行測試。

6.根據權利要求5所述的一種基于輕量化三維測距的輸電防外破視頻監拍及預警方法，其特征在于：在步驟S4.2中，采用對稱、反轉、旋轉、改變對比度以及改變亮度的方式擴充數據集，擴充后的數據集包含多個角度，對比度以及亮度的輸電設備圖像，圖像數量和質量用于滿足深度學習模型的訓練要求。