专利名称：一种检测输电线路安全运行的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电カ系统输电线路技术领域，尤其涉及ー种检测输电线路安全运行的方法和系统。
背景技术：
为了保证输电线路的安全运行，对不同电压等级的线路的导线安全间距有不同的要求。例如，330kV及以上电压线路的每相导线在一般情况下要采用分裂导线的方式来防止电晕，需要确定分裂导线间距。间距大小的确定，既要提高电晕电压值又要照顾到提高输送容量，因此导线间距需要合理取值并优化。输电线路导线安全间距是线路正常安全运行的前提之一。但是目前有很多外界因素会影响输电线路间距指标。最常见的安全隐患是外力破坏因素，由于输电线路长期裸露野外，而且面广、线长，有的还处于人口密集地区，输电线路经常会遭受到人为过失破坏。例如:砍伐树木、引发山火、野蛮施工、机耕作业、放炮取石、交通事故、以及放风筝等等。其次，输电线路还会受到自然外力的破坏，例如雷击、冰雪、大风等。另外，在输电线路的设计方面也会存在一些问题，例如杆塔档距问题也会造成导线间距不足。输电线路导线间距不足会引起线路相间短路故障及跳闸事故，给电カ系统造成重大损害，甚至会威胁到电网的安全稳定运行和供电系统运行的可靠性。目前关于保证输电线路导线安全距离的专利有“相邻架空导线间距调节固定装置”和“送电线路复导线间距调整器”两种，但是针对输电线路导线间距实时测量，目前还没有ー种简便、有效、安全并且非接触的方法。
发明内容
本发明实施例提供ー种检测输电线路安全运行的方法和系统，以提供ー种可靠、安全、非接触式的基于双目立体视觉测量输电线路导线间距的技术方案。一方面，本发明实施例提供了ー种检测输电线路安全运行的方法，所述检测输电线路安全运行的方法，包括:利用至少两台摄像头对输电线路中待检测的同一段相邻两条导线中的每一条导线分别进行图像采集，获取从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据；利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程；根据所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，获取所述同一段相邻两条导线的距离值，以判断输电线路是否出于安全运行状态下。可选的，在本发明ー实施例中，所述利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，包括:根据所述两台摄像头的标定參数，利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。
可选的，在本发明ー实施例中，所述利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，包括:利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，利用尺度不变特征转换SIFT特征提取的方法提取特征点，然后通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。可选的，在本发明ー实施例中，所述利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，包括:利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配并进行误差测量和矫正后，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。可选的，在本发明ー实施例中，所述利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，包括:利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，并通过霍夫变换分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。另ー方面，本发明实施例提供了ー种检测输电线路安全运行的系统，所述检测输电线路安全运行的系统包括:双目摄像机，用于利用至少两台摄像头对输电线路中待检测的同一段相邻两条导线中的每一条导线分别进行图像采集，获取从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据；信息处理装置，与所述双目摄像机相连，用于利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程；根据所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，获取所述同一段相邻两条导线的距离值，以判断输电线路是否出于安全运行状态下。可选的，在本发明一实施例中，所述信息处理装置，进ー步用于根据所述两台摄像头的标定參数，利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。可选的，在本发明ー实施例中，所述信息处理装置，进ー步用于利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，利用尺度不变特征转换SIFT特征提取的方法提取特征点，然后通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。可选的，在本发明ー实施例中，所述信息处理装置，进ー步用于利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配并进行误差测量和矫正后，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。可选的，在本发明ー实施例中，所述信息处理装置，进ー步用于利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，并通过霍夫变换分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。
上述技术方案具有如下有益效果:因为采用所述检测输电线路安全运行的方法，包括:利用至少两台摄像头对输电线路中待检测的同一段相邻两条导线中的每一条导线分别进行图像采集，获取从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据；利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程；根据所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，获取所述同一段相邻两条导线的距离值，以判断输电线路是否出于安全运行状态下的技术手段，所以达到了如下的技术效果:通过采用可靠、安全、非接触式的基于双目立体视觉测量输电线路导线间距的技术方案，可以方便有效地快速测量出导线间距，提高了输电线路巡检的工作效率，保障了电网运行的安全性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例ー种检测输电线路安全运行的方法流程图；图2为本发明实施例提供了ー种检测输电线路安全运行的系统组成示意图；图3为本发明应用实例双目成像示意图；图4为本发明应用实例基于双目视觉的导线间距测量方法的流程示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示，为本发明实施例ー种检测输电线路安全运行的方法流程图，所述检测输电线路安全运行的方法，包括:101、利用至少两台摄像头对输电线路中待检测的同一段相邻两条导线中的每ー条导线分别进行图像采集，获取从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据；102、利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程;103、根据所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，获取所述同一段相邻两条导线的距离值，以判断输电线路是否出于安全运行状态下。可选的，所述利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，包括:根据所述两台摄像头的标定參数，利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。可选的，所述利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，包括:利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，利用尺度不变特征转换SIFT特征提取的方法提取特征点，然后通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。可选的，所述利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，包括:利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配并进行误差测量和矫正后，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。可选的，所述利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，包括:利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，并通过霍夫变换分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。对应于上述方法实施例，如图2所示，为本发明实施例提供了ー种检测输电线路安全运行的系统组成示意图，所述检测输电线路安全运行的系统包括:双目摄像机21，用于利用至少两台摄像头对输电线路中待检测的同一段相邻两条导线中的每一条导线分别进行图像采集，获取从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据；信息处理装置22，与所述双目摄像机21相连，用于利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程；根据所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，获取所述同一段相邻两条导线的距离值，以判断输电线路是否出于安全运行状态下。可选的，所述信息处理装置22，进ー步用于根据所述两台摄像头的标定參数，利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。可选的，所述信息处理装置22，进ー步用于利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，利用尺度不变特征转换SIFT特征提取的方法提取特征点，然后通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。可选的，所述信息处理装置22，进ー步用于利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配并进行误差测量和矫正后，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。可选的，所述信息处理装置22，进ー步用于利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，并通过霍夫变换分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。本发明实施例上述技术方案具有如下有益效果:因为采用所述检测输电线路安全运行的方法，包括:利用至少两台摄像头对输电线路中待检测的同一段相邻两条导线中的每一条导线分别进行图像采集，获取从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据；利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程；根据所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，获取所述同一段相邻两条导线的距离值，以判断输电线路是否出于安全运行状态下的技术手段，所以达到了如下的技术效果:通过采用可靠、安全、非接触式的基于双目立体视觉测量输电线路导线间距的技术方案，可以方便有效地快速測量出导线间距，提高了输电线路巡检的工作效率，保障了电网运行的安全性。以下通过应用实例进行详细说明:本发明应用实例为測量输电线路导线间距提供ー种不需要高空作业，快速、简便、安全的非接触測量方法，通过双目视觉系统和三角測量原理对输电线路的导线间距进行测量，根据测量记录的结果判断该段输电线路导线间距是否符合安全运行规程。基于双目视觉测量输电线路导线间距系统主要包括双目摄像机、信息处理装置和结果输出装置。双目摄像机从两个视角对待测输电线路进行图像拍摄，将采集到的图像数据输入信息处理装置。信息处理装置是整个系统的核心模块，主要完成的任务是对采集好的图像信息进行分析处理，计算出真实三维场景下待测目标的位置、大小等信息。最后将测量结果进行数据输出和三维图像输出，实现了在不接触导线的情况下对输电线路导线间距的測量工作。双目立体视觉基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。融合两只眼睛获得的图像并观察它们之间的差别，使本发明应用实例可以获得明显的深度感，建立特征间的对应关系，将同一空间物理点在不同图像中的映像点对应起来，这个差别，本发明应用实例称作视差图像。如图3所示，为本发明 应用实例双目成像示意图，两摄像头的投影中心的连线的距离，即基线距为b。摄像机坐 标系的原点在摄像机镜头的光心处，左右成像平面C1和Cr绘制在镜头的光心前f处。左右图像坐标系的原点在摄像机光轴与平面的交点O1和0パ空间中某点A(X，Y，Z)(点A为任意点，不一定在待测导线上)在左图像和右图像中相应的坐标分别为A(UpV1)和ar(Ur，Vr)。假定两摄像机的图像在同一平面上，则点A图像的Y坐标相同，即V1 = Vr0由三角几何关系得到:
权利要求
1.一种检测输电线路安全运行的方法，其特征在于，所述检测输电线路安全运行的方法，包括: 利用至少两台摄像头对输电线路中待检测的同一段相邻两条导线中的每一条导线分别进行图像采集，获取从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据； 利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程； 根据所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，获取所述同一段相邻两条导线的距离值，以判断输电线路是否出于安全运行状态下。
2.按权利要求1所述检测输电线路安全运行的方法，其特征在于，所述利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，包括: 根据所述两台摄像头的标定參数，利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。
3.按权利要求1所述检测输电线路安全运行的方法，其特征在于，所述利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，包括: 利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，利用尺度不变特征转换SIFT特征提取的方法提取特征点，然后通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。
4.按权利要求1所述检测输电线路安全运行的方法，其特征在于，所述利用所述从两个视角对所述同一段相邻 两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，包括: 利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配并进行误差测量和矫正后，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。
5.按权利要求1所述检测输电线路安全运行的方法，其特征在于，所述利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，包括: 利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，并通过霍夫变换分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。
6.一种检测输电线路安全运行的系统，其特征在于，所述检测输电线路安全运行的系统包括: 双目摄像机，用于利用至少两台摄像头对输电线路中待检测的同一段相邻两条导线中的每一条导线分别进行图像采集，获取从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据； 信息处理装置，与所述双目摄像机相连，用于利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程；根据所述同一段相邻两条导线的三维直线方程，获取所述同一段相邻两条导线的距离值，以判断输电线路是否出于安全运行状态下。
7.按权利要求6所述检测输电线路安全运行的系统，其特征在干， 所述信息处理装置，进ー步用于根据所述两台摄像头的标定參数，利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。
8.按权利要求6所述检测输电线路安全运行的系统，其特征在干， 所述信息处理装置，进ー步用于利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，利用尺度不变特征转换SIFT特征提取的方法提取特征点，然后通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。
9.按权利要求6所述检测输电线路安全运行的系统，其特征在干， 所述信息处理装置，进ー步用于利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配并进行误差测量和矫正后，分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的三维直线方程。
10.按权利要求6所述检测输电线路安全运行的系统，其特征在干， 所述信息处理装置，进ー步用于利用所述从两个视角对所述同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，并通过霍夫变换分别获取三维场景下待检测的所述同一段相邻两条导线的 三维直线方程。
全文摘要
本发明实施例提供一种检测输电线路安全运行的方法和系统，所述方法包括利用至少两台摄像头对输电线路中待检测的同一段相邻两条导线中的每一条导线分别进行图像采集，获取从两个视角对同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据；利用从两个视角对同一段相邻两条导线进行拍摄的图像数据，通过左右摄像机匹配，分别获取三维场景下待检测的同一段相邻两条导线的三维直线方程；根据同一段相邻两条导线的三维直线方程，获取同一段相邻两条导线的距离值，以判断输电线路是否出于安全运行状态下。本发明通过采用可靠、安全、非接触式的基于双目立体视觉测量输电线路导线间距的技术方案，可以方便有效地快速测量出导线间距，提高了输电线路巡检的工作效率。
文档编号G06T7/00GK103090807SQ201310011870
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者王启源, 高安洁, 曹向勇, 于洪亮, 解玉文, 陈垚, 李红旗, 郭志广 申请人:北京国网富达科技发展有限责任公司