[發明專利]基于變電站的無人機圖像技術方法

在審

• 申請號: 202211371013.0
• 申請日: 2022-11-03
• 公開（公告）號: CN115562348A
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 陳俊杰;倪岳東;潘思琪;葉東華;產焰萍;王宇澤;王日霞;洪文迪;林長浩;羅珊
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司漳州供電公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G06Q50/06;G06V10/12;G06V20/10;G06V20/17
• 代理公司: 北京和聯順知識產權代理有限公司 11621
• 代理人: 唐鵬飛

1.基于變電站的無人機圖像技術方法，其特征在于：包括如下研究步驟：

S1、綜合了解變電站內無人機定位適用技術、適用模型、航線規劃、抗干擾措施；

S2、研究無人機飛行控制及云臺調整算法，實現變電站巡檢圖像有效采集，并優化待檢目標圖像占比和圖像位置分布；

S3、研究變電站鳥窩、銹蝕、絕緣子掉片、小金具缺陷隱患的可見光數據集，研究數據的標準化標注、預處理、數據擴增；

S4、研究可見光、紅外線圖像缺陷識別檢測技術，實現基于深度學習算法的隱患目標識別檢測；

所述S2中，具體包括如下步驟：

A1、研究無人機的避障技術，綜合采用RTK定位、UWB和雙目視覺避障技術完成無人機巡檢過程中的避障，保證其可靠飛行；

A2、研究航拍相機的圖像自動調焦技術，通過對航拍云臺進行二次開發，實現對變電站關鍵設備的有效采集，優化目標在圖像域中的分布；

所述A1中的UWB技術，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據，UWB定位算法主要包含兩部分,首先是采用TOF測距算法獲取標簽到固定基站之間的距離,然后再根據三邊定位算法得到標簽坐標；

假設三個基站物理坐標為(x_1,y_1)、(x_2,y_2)和(x_3,y_3)，標簽到基站距離為d_1、d_2、d_3，則有：

(x-x_1)^2+(y-y_1)^2＝〖d_1〗^2

(x-x_2)^2+(y-y_2)^2＝〖d_2〗^2

(x-x_3)^2+(y-y_3)^2＝〖d_3〗^2

由此可求解出實時坐標；

將兩個攝像機對稱的固定在無人機上，利用雙目避障技術先通過確定物體位置，再分別確定兩個拍攝位置的角度，通過兩個拍攝位置和物體的位置坐標，進行測距，拍攝獲取圖像后，攝像機標定參數，對兩個圖像進行矯正，通過特征點提取，再經過立體匹配，獲取三維信息，計算出視差，并將視差轉換為深度，從而使無人機在飛行時，調整飛行角度，規避障礙物；

以兩個拍攝角度A、B所在的位置連線為X軸，過障礙物P的垂線為Y軸建立直角坐標系，OP為無人機原飛行方向，L、R點為無人機上兩個攝像機的位置點，障礙物P的兩端點分別用P₁和P₂表示α；

其中，P點的坐標為(0，y3)；

P₁點的坐標為(x31，y3)；

P₂點的坐標為(x32，y3)；

L點的坐標為(x1，y1)；

R點的坐標為(x2，y2)；

避開障礙物時，調整的角度計算公式為：

其中，h₁為P1點與P2點的距離，計算公式為：

h₁＝x₃₂-x₃₁(2)；

式中，h2為無人機的寬度；

Z為深度，計算公式為：

式中，f為焦距；

d為視差，計算公式為：

d＝x₂-x₁(4)；

結合(1)、(2)、(3)、(4)式計算處無人機避開障礙物時，根據偏離角度調整飛行方向。

2.根據權利要求1所述的基于變電站的無人機圖像技術方法，其特征在于，所述S3中，數據集的研究具體包括如下步驟：

B1、建立無人機在變電站復雜場景下的航拍數據集，研究利用腳本從互聯網抓取網絡公開數據集，并根據缺陷類型和圖片整理質量對圖像進行篩選，通過與各省市電科院、供電公司部門溝通，獲取航拍圖像，同時自行拍攝變電站常見數據集；

B2、研究對圖像缺陷進行人工標準化框選標注，采用labelImg軟件對所建立數據集進行人工標準化標注；

B3、研究數據樣本增強方法，綜合采用圖像旋轉、飽和度亮度對比度調節、添加白噪聲技術，實現小樣本數據集的擴充和特征增強。