一种基于视频的变电站三维监控方法及系统与流程

本发明涉及变电站监控技术领域，尤其涉及一种基于视频的变电站三维监控方法及系统。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着技术的发展，以及社会人力成本的提升，变电站的无人值守一直是各个电力公司的发展重点。而受益于网络升级、硬件的不停开发，单个变电站的数据规模仍然是不停地增加的。所以，对于今后的电力系统值班人员来说，往往会面临少数人员检视巨量变电站运维数据的情况。因此，如何更有效地展示数据，并帮助决策人员把握重点数据，是目前变电站监控系统升级的重点。

目前的变电站辅助监控系统，主要采用光字牌、遥测曲线、组态接线图等方式展示变电站数据。少数方案中采用三维模型系统，能够辅助展示变电站的建筑结构、设备分布情况。个别三维模型能够用动画的方式展示监控系统采集到的实时数据。而现有方案的掣肘点在于，三维模型必须是变电站建立之初就全部建好，所有关联的数据点都绑定到实际的数据点上。如此，三维模型只能采用预设好的动画方案显示固定的监测点状态，如果发生突发情况未被信息采集单元采集到，则三维模型必然无法显示该突发情况。例如，发生人员闯入，或者烟火报警，由于时间地点的不确定性，很难在建立三维模型时建立相应的动画效果。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于视频的变电站三维监控方法及系统，能够把视频系统采集到的数据以及分析出的结论，通过三维模型的方式实时展示。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种基于视频的变电站三维监控方法，包括：

实时采集变电站内部视频图像信息，建立变电站三维模型；

进行变电站设备外观缺陷识别，如果检测到设备外观缺陷，通过对缺陷设备的多角度定位，得到异常部位的坐标，根据获取到的异常设备图像，建立带有异常外观的设备三维模型，将新建的设备三维模型叠加到变电站三维模型的相应位置区域；

进行变电站场景异常状态检测，如果检测到人员进入，识别人员的面部特征以及外形特征，建立带有真实人脸图像以及外形特征的人体三维模型，并根据人员位置坐标，将所述人体三维模型放置在变电站三维模型的相应位置。

在另一些实施方式中，公开了一种基于视频的变电站三维监控系统，包括：

用于实时采集变电站内部视频图像信息的装置；所述装置包括：布设在变电站设定的监控区域的至少两个不同拍摄角度的摄像头；

用于建立变电站三维模型的装置；所述装置包括变电站三维模型库；

用于进行变电站设备外观缺陷识别的装置；

用于在检测到设备外观缺陷时，通过对缺陷设备的多角度定位，得到异常部位的坐标的装置；

用于根据获取到的异常设备图像，建立带有异常外观的设备三维模型的装置；

用于将新建的设备三维模型叠加到变电站三维模型的相应位置区域的装置；

用于进行变电站场景异常状态检测的装置；

用于在检测到人员进入时，识别人员的面部特征以及外形特征，建立带有真实人脸图像以及外形特征的人体三维模型的装置；

用于根据人员位置坐标，将所述人体三维模型放置在变电站三维模型的相应位置的装置。

在另一些实施方式中，公开了一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的基于视频的变电站三维监控方法。

在另一些实施方式中，公开了一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的基于视频的变电站三维监控方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明结合了三维变电站直观展示的优点，以及视频系统的全方位实时监视与分析的特点，能够在变电站三维模型上实时增加视频分析的结果，大大提高了三维模型的时效性，使巡检人员更加直观的把握变电站运行信息。

本发明利用视频系统的实时观看，实时分析特点，弥补了三维模型系统只能查看固定模型文件的不足，能更加直观、有效的展示变电站的即时状态。通过该技术，在无人巡检变电站的跨级、跨区域巡视中，也能有效把握关键数据。

本发明通过多摄像头多点定位，达到变电站的无死角监控；能够实现变电站异常状态的立体可视化跟踪，提高变电站三维监控系统的实时监控能力。

附图说明

图1为本发明实施例一中基于视频的变电站三维监控方法流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

随着无人值守变电站增多，运检人员越来越多地使用远程巡视的方式，检查变电站的各项数据。展示方式主要有表格、曲线图、视频画面、接线图等方式。而随着数据量的逐渐增多，传统的展示方式很难体现数据的关联性、位置特性，也很难提取出一个主界面，能直观的展示所有关键信息。而变电站三维模型，通过构建一个与真实变电站一模一样的三维变电站，并叠加提前配置好的实时数据，能够直观的展示变电站实际运行情况，但是对未提前配置好的情况束手无策。

随着现在视频监控技术的日益成熟，加之网络成本不断下降，很容易在变电站中部署无死角的视频监控网络。理论上，通过视频，监控系统能够得到任意区域的可见数据。所以，采用什么样的方式，把视频系统分析出的结果通过三维模型展示给运维人员，是现在的技术难点。

基于此，在一个或多个实施例中，公开了一种基于视频的变电站三维监控方法，在视频监控设计阶段，应在重要监控区域配备多摄像头多角度监控，以达到对设备、故障的立体定位效果。

在视频系统运行检视阶段，摄像头不停地采集图像信息，进行分析。系统主要由两个智能分析引擎。

有外观缺陷识别引擎，主要分析装置外观破损，有无异常附加物，以及异常的亮光、烟雾、火光等。

场景分析引擎，主要分析人员行为，如人脸识别，安全帽监测，异常动作，徘徊，聚集，以及区域监测，如异物闯入，物品遗留，穿越警戒线，等等。

参照图1，基于视频的变电站三维监控方法具体包括如下步骤：

(1)实时采集变电站内部视频图像信息，建立变电站三维模型；

(2)进行变电站设备外观缺陷识别，如果检测到设备外观缺陷，通过对缺陷设备的多角度定位，得到异常部位的坐标，根据获取到的异常设备图像，建立带有异常外观的设备三维模型，将新建的设备三维模型叠加到变电站三维模型的相应位置区域；

其中，根据摄像头对异常区域的多角度定位，得出异常部位的坐标，具体过程包括：

联动变电站内缺陷设备附近的至少两个摄像头，从不同的拍摄角度获取缺陷设备图像；

定位缺陷设备在摄像头采集到的图像中的坐标，调整摄像头的的拍摄角度，使得设备的缺陷位置位于每一个摄像头拍摄画面的中心位置；

对于联动的每一个摄像头，分别得到一条以摄像头为端点，以摄像头中心位置所对应的方向为延伸方向的射线；

在变电站三维模型中，求出所有射线的交点，即为设备缺陷位置的三维坐标点。

根据获取到的异常设备图像，建立带有异常外观的设备三维模型，将新建的设备三维模型叠加到变电站三维模型的相应位置区域，具体过程为：

摄像头通过视频识别技术，识别出设备外观缺陷的部位，并对该部位截图。调取其他角度的摄像头，获取不同角度的异常部位截图。

同时，通过射线交点，能够得出异常部位的空间坐标，以及所属的设备三维模型。在三维模型库中调取该模型文件，以异常部位的截图，替换默认的正常的三维模型贴图，即得到带有异常外观的设备三维模型。

摄像头通过视频识别技术，识别出异常的部位，并对该部位截图。调取其他摄像头，同样对异常部位截图。通过射线交叉的方法，得出异常部位的空间坐标，即需要在变电站三维模型中叠加模型的坐标。通过变形矩阵，处理带有异常外观的设备三维模型的坐标，方向，叠加到原模型的相对应区域。

(3)进行变电站场景异常状态检测，如果检测到人员进入，识别人员的面部特征以及外形特征，建立带有真实人脸图像以及外形特征的人体三维模型，并根据人员位置坐标，将所述人体三维模型放置在变电站三维模型的相应位置。

如果场景分析引擎检测到现场的异常状态，会根据具体分析出的异常类型，调取对应模型，并根据实时视频更新模型。

比如，某区域检测到人员闯入。视频监控系统自动调取待命摄像头，跟踪该人员的行为，行走路线。摄像头上传该人员的实时画面。三维系统从三维库中，调用人体模型，并做以下处理：

1)采集人员的面部特征，形成贴图，在三维人体模型的面部显示；

具体地，摄像头分析画面中的人员，并计算出人员相对于画面中心点的坐标，控制摄像头云台的水平旋转和垂直旋转，调整摄像头角度，直到人员在画面中的相对坐标为(0,0)。

通过人脸识别技术，识别出人脸，并截取人脸画面。调取人员工作范围内的其他摄像头，从多个角度截取该人员的面部照片。将截取的人脸照片，贴图在工作人员三维模型上，即得到带有真实面部照片的三维人体模型。

2)采集人员的外貌特征，比如有无佩戴安全帽，穿戴工作服，安全鞋，在人体模型中加载相应的部件；

人体模型、安全帽模型、工作服模型、安全鞋模型，都作为素材模型，保存在模型库中；视频识别摄像头拍摄到工作人员后，分析出该人员的着装特征，如是否佩戴安全帽，是否穿着工作服，从模型库中调取对应的三维模型素材，组装成完整的、真实反映人员着装的三维模型，放置在变电站三维模型中。

3)人脸识别，对比人脸库，检查该人员的权限，着装要求，如果有越权或不符要求之处，则三维模型高亮告警；

4)根据摄像头定位数据求出该人员实时位置，将人体三维模型放置到全站的三维模型对应位置上。

另外，模型提供可点击的高级选项，点击后，三维监控系统弹出窗口，显示该人员的实时视频。

本实施方式基于视频的变电站三维监控方法，结合了三维变电站直观展示的优点，以及视频系统的全方位实时监视与分析的特点，能够在变电站三维模型上实时增加视频分析的结果，大大提高了三维模型的时效性，使巡检人员更加直观的把握变电站运行信息。

实施例二

在一个或多个实施方式中，公开了一种基于视频的变电站三维监控系统，包括：

用于实时采集变电站内部视频图像信息的装置；所述装置包括：布设在变电站设定的监控区域的至少两个不同拍摄角度的摄像头；

用于建立变电站三维模型的装置；所述装置包括变电站三维模型库；

用于进行变电站设备外观缺陷识别的装置；

用于在检测到设备外观缺陷时，通过对缺陷设备的多角度定位，得到异常部位的坐标的装置；

用于根据获取到的异常设备图像，建立带有异常外观的设备三维模型的装置；

用于将新建的设备三维模型叠加到变电站三维模型的相应位置区域的装置；

用于进行变电站场景异常状态检测的装置；

用于在检测到人员进入时，识别人员的面部特征以及外形特征，建立带有真实人脸图像以及外形特征的人体三维模型的装置；

用于根据人员位置坐标，将所述人体三维模型放置在变电站三维模型的相应位置的装置。

进一步地，用于在检测到设备外观缺陷时，通过对缺陷设备的多角度定位，得到异常部位的坐标的装置，具体包括：

用于联动变电站内缺陷设备附近的至少两个摄像头，从不同的拍摄角度获取缺陷设备图像的装置；

用于定位缺陷设备在摄像头采集到的图像中的坐标，调整摄像头的的拍摄角度，使得设备的缺陷位置位于每一个摄像头拍摄画面的中心位置的装置；

用于对于联动的每一个摄像头，分别得到一条以摄像头为端点，以摄像头中心位置所对应的方向为延伸方向的射线的装置；

用于在变电站三维模型中，求出所有射线的交点的装置，所述交点即为设备缺陷位置的三维坐标点。

实施例三

在一个或多个实施方式中，公开了一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行实施例一中所述的基于视频的变电站三维监控方法。

在另一些实施方式中，公开了一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行实施例一中所述的基于视频的变电站三维监控方法。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。