专利名称：一种基于视频差异分析的输电导线舞动测量方法
技术领域：
本发明属于数字视频图像处理及输电线路在线监测技术领域，涉及一种输电线路导线舞动测量方法，具体涉及一种基于视频差异分析的输电线路导线舞动测量方法。
背景技术：
架空输电线路受自然条件的影响会发生多种灾害事故，而输电导线舞动是其中较为严重的一种灾害。输电导线舞动是覆冰导线在风的作用下产生的低频率、大振幅自激振动。输电导线舞动轻者导致输电系统发生闪络和跳间，重者使输电系统发生金具及绝缘子损坏、导线断股、断线，杆塔螺栓松动和脱落，甚至倒塔，导致重大电网事故。对输电导线绝缘子串风偏角进行有效监测成为当务之急。近几年，输电线路导线舞动在线监测技术得到了一定的发展，比如采用摄像技术来实现的输电导线舞动在线监测技术在实践中得到了一定的应用，它主要通过摄像机给出输电导线舞动现场的图片或视频，工作人员根据传回的现场图片或视频对输电导线的运行状况做出判断，采取相应的措施，进行巡检或检修，来防止输电导线舞动的发生，但是这种方法只能是工作人员通过人眼直观的观看，没有实现对导线舞动的定量监测，不能给出输电导线舞动幅值和频率等特征信息的精确结果，而且无法满足智能电网建设中的自动诊断要求，逐步制约了其在实际中的推广。基于ZigBee网络的输电线路舞动在线监测技术是最近几年研究的比较热点的一种技术，主要通过加速度传感器获取导线单点舞动轨迹，并利用输电导线舞动的数学模型计算导线舞动的特征数据(主要包括导线舞动频率、舞动幅值、波数等)，但存在导线轨迹还原误差大、多点采集同步困难以及系统运行稳定性较低等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于视频差异分析的输电线路导线舞动测量方法，解决了现有输电线路舞动在线监测技术导线轨迹还原误差大、多点采集同步困难以及系统运行稳定性较低的问题。本发明所采用的技术方案是，一种基于视频差异分析的输电线路导线舞动测量方法，具体按照以下步骤实施步骤1 通过安装在杆塔上的工业摄像机采集输电线路的视频和图像数据，经过无线通讯方式或光纤通信传送至监控中心；在监控中心从视频和图像数据中截取要监测的输电导线舞动的数字图像，得到目标图像；步骤2 监控中心对步骤1得到的目标图像进行处理，得到导线舞动的实际距离。本发明的特点还在于，其中步骤2监控中心对步骤1得到的目标图像进行处理，得到导线舞动的实际距离，具体按照以下步骤实施a.对步骤1得到的目标图像进行去噪和边缘增强；
b.利用图像金字塔计算相邻两帧步骤a得到的去噪和边缘增强后的图像间的光流值，用光流值乘以图像采样间隔得到导线上像素点移动的像素距离；c.根据标定摄像机的摄像机参数，确定地球坐标系和图像坐标系之间的相对位置，把步骤b得到的像素点移动的像素距离的二维图像坐标转化为世界坐标，得到导线舞动的实际距离。 其中步骤a对目标图像进行去噪和边缘增强，去噪采用中值滤波法，用邻域点的中值代替该点的数值，即
权利要求
1.一种基于视频差异分析的输电线路导线舞动测量方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施步骤1 通过安装在杆塔上的工业摄像机采集输电线路的视频和图像数据，经过无线通讯方式或光纤通信传送至监控中心；在监控中心从视频和图像数据中截取要监测的输电导线舞动的数字图像，得到目标图像；步骤2 监控中心对步骤1得到的目标图像进行处理，得到导线舞动的实际距离。
2.根据权利要求1所述的基于视频差异分析的输电线路导线舞动测量方法，其特征在于，所述的步骤2监控中心对步骤1得到的目标图像进行处理，得到导线舞动的实际距离， 具体按照以下步骤实施a.对步骤1得到的目标图像进行去噪和边缘增强；b.利用图像金字塔计算相邻两帧步骤a得到的去噪和边缘增强后的图像间的光流值， 用光流值乘以图像采样间隔得到导线上像素点移动的像素距离；c.根据标定摄像机的摄像机参数，确定地球坐标系和图像坐标系之间的相对位置，把步骤b得到的像素点移动的像素距离的二维图像坐标转化为世界坐标，得到导线舞动的实际距离。
3.根据权利要求2所述的基于视频差异分析的输电线路导线舞动测量方法，其特征在于，所述的步骤a对目标图像进行去噪和边缘增强，去噪采用中值滤波法，用邻域点的中值代替该点的数值，即g(x,y) = Median[X1, x2, x3, ...，xn]，其中Xl，x2, x3,…，xn为点(x，y)及其邻域的灰度值；边缘增强采用拉普拉斯算子，对于数字图像f (i，j)，拉普拉斯算子定义为上式中，Ax2f(i, j) = Ax[Axf(i, j)] = Ax[f(i+1, j)-f(i, j)] =Axf(i+1, j)-Axf(i, j) =f(i+l, j)_f(i，j)_f(i，j)+f(i"l, j) =f(i+l, j)+f(i"l, j)"2f(i, j), 同理求得Δy2f (i，j) = f(i, j+1) +f (i，j-1)-2f (i，j)，将以上两式代入v2/(U) = ^fdJ)+^fdJ)V2/(/, j) = f(i +1，j) + f(i -1，j) + fd, 7 + 1) + /(/·, 7-1)-4/(/, j)，将上式加以变换，改写为如下形式編删4[佩屬」，減州H服如誦’上面各式中，f(i，j)表示图像在(i，j)处的灰度值，V2是拉普拉斯算子的符号， Ay分别代表图像在其像素点(i，j)处，χ方向和y方向上的一阶差分运算。
4.根据权利要求2所述的基于视频差异分析的输电线路导线舞动测量方法，其特征在于，所述的步骤b利用图像金字塔计算相邻两帧图像间的光流值，具体按照以下步骤实施将图像设定为最细尺度；对每一层，从最细层的上一层到最粗层，通过对上一个最细一层使用高斯函数进行平滑，然后重采样获得这一层；结束；其中高斯函数为符号SI表示对图像重采样，具体来说S I (1)的第i，j个元素是I的第2i，2j个元素，金字塔P(I)的第η层表示为P(I)n，则PGaussian (I) η+1 — S G0 (Pcaussian (工)η)，其中，G。表示对图像进行线性操作，将图像与高斯函数做卷积，细节最丰富的一层是原始图像PGaussian (工)1 —工，设导线图像为原图G并把它作为金字塔的底层第L层，第L层的上层第L+1层是这样构造的将导线图像G经过一个高斯低通滤波器，并把结果作隔行隔列取样，以此类推，形成了高斯金字塔。
全文摘要
本发明公开了一种基于视频差异分析的输电线路导线舞动测量方法，通过对摄像机在线采集的输电线路导线舞动的视频和图像进行处理，得到符合光流场运算的输电导线图像，利用金字塔光流场算法计算出导线上像素点的光流速度值，再通过摄像机标定，计算出导线舞动的实际位移。本发明基于视频差异分析的输电线路导线舞动测量方法，为输电线路的舞动监测提供一种新的手段，并可节省大量的人力资源成本，提高在线监测系统的利用效率，对保证电力系统的安全运行有着非常重要现实的意义。
文档编号G01C3/00GK102155933SQ201110054088
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者冯玲, 李文静, 陶保震, 黄新波 申请人:西安工程大学