【技术实现步骤摘要】
本专利技术输电线弧垂的测量，具体涉及一种基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法。
技术介绍
1、输电线路是输电网络的重要组成部分，其安全稳定是输电网络和国家安全可靠的重要保障。弧垂是衡量输电线路质量的重要指标。当它太小时，低温和强风会造成过大的应力，导致振动，短路，断股，甚至塔倒塌。当弧垂过大时，容易引起放电和跳闸。因此，快速、准确的测量弧垂，确保其在安全范围内，对保证整个输电网络的安全运行至关重要。
2、中国专利“一种基于点云分析的输电导线弧垂测量方法、装置和设备”(申请号：202310051465.9)，首先通过预先构建的点云语义分割模型，对获取的输电线路的点云进行分割，然后根据分割结果对点云进行主成分分析，确定两杆塔悬挂点，最后依据连接线上的采样点和输电导线点云之间的距离，得到弧垂大小。但获取点云的设备昂贵，且点云数据量庞大，使得该方法成本颇高。
3、中国专利“基于北斗定位与激光测距融合的架空线路弧垂测量方法”(申请号：202211402467.x)，首先将弧垂智能测控装置放置在架空线路的下方，根据万向倾角传感器的探测数据，调节支撑装置的位姿，然后旋转平台机构带动激光测距模块变换角度进行模糊测量，当获得激光反馈信息时，进行位置记录，并结合北斗定位模块的实时位置坐标，得到弧垂值。该方法使用激光测距设备，虽然精度获得了提高，但成本也随之增大。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，该方法具有高效、快捷、
2、本专利技术采取的技术方案为：
3、基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，包括以下步骤：
4、步骤1：采用带标记的平面模板标定方法对摄像机进行标定，获得内部和外部参数矩阵；步骤2：通过无人机采集杆塔区间照片，经基站传至pc机，对图像进行预处理和极线纠正；
5、步骤3：基于最小生成树(minimum spanningtree,mst)代价聚合的双目立体匹配算法，获得视差图；
6、步骤4：通过基线三角化，将视差图转化为深度图，获得像素点的三维坐标；
7、步骤5：在重建的三维中，基于导线悬链线模型，进行曲线拟合，计算弧垂。
8、所述步骤1中，该方法介于传统标定方法和自标定方法之间，以标记的棋盘格作为标定板对摄像机进行标定，校准板原点标记位于校准板的角落，确定校准板角点的起点。顺时针提取角点能够确定标定板的唯一轴线方向，将标定板的拍摄角度从180°扩展到360°，可以检测标定结果的准确性；具体公式如下：
9、
10、
11、其中：m1表示相机内参数矩阵；m2表示相机外参数矩阵；(u0,v0)为图像坐标系原点在像素坐标系中的坐标；fx，fy分别为图像平面x和y方向上的像素数目；r为旋转矩阵。t为平移参数矩阵。
12、所述步骤2包括如下步骤：
13、步骤2-1：根据公式(3)，对彩色图像进行灰度处理；
14、y＝0.299r+0.587g+0.144b (3)；
15、步骤2-2：采用中值滤波，对输电线图像进行去噪和增强处理；
16、步骤2-3：采用极线纠正，使左右摄像机像平面位于同一水平线上。
17、所述步骤2-3中，极线纠正前，利用公式(4)和公式(5)对所拍摄的左右图像进行畸变纠正：
18、
19、
20、其中，xr，yr分别为像素点在水平、竖直方向上的径向畸变；xi，yi分别为像素点不存在畸变的像素坐标，xt，yt分别为像素点在水平、竖直方向上的切向畸变；k1，k2，k3为图像径向畸变参数；p1，p2为图像切向畸变参数。然后将左右相机像平面进行旋转平移，使得两个像平面在y轴方向上位于同一水平点，即两个像平面中的像素点位于同一水平线上。
21、所述步骤3中，用构建在并行处理器上的基于最小生成树(minimumspanningtree,mst)的立体匹配算法，生成视差图，具体步骤如下：
22、s3.1：计算边的权重并按权重值排序，使用kruskal算法生成最小生成树(minimumspanningtree,mst)：
23、s3.1.1:将图像i看作一个无向带权连通图g＝(v,e)，顶点集v是i的所有像素，边集e是i的相邻像素之间的关系。g的边缘(u,v)的权重定义为像素灰度值的梯度，如式(5)所示。
24、w(u,v)＝w(v,u)＝|i(u)-i(v)| (6)；
25、其中，w(u,v)表示像素u到像素v的灰度值梯度；w(v,u)表示像素v到像素u的灰度值梯度；i(u)为像素u的灰度值；i(v)为像素v的灰度值。
26、s3.1.2:采用直方图排序将原图中所有的边按权值从小到大排序，从权值最小的边开始，如果这条边连接的两个节点于图g中不在同一个连通分量中，则添加这条边到图g中。
27、s3.1.3:重复s3.1.2，直至图g中所有的节点都在同一个连通分量中。
28、s3.2：剪枝和构造树：
29、s3.2.1：从源节点vs开始，通过bfs搜索所有分支节点，然后将所有分支节点放入下一层的分支节点集n中；
30、s3.2.2：令分支节点集合对于v中的每个节点v，如果节点v的相邻节点不在下一级分支节点集n中，则将v添加到n中并从g中删除；
31、s3.2.3：重复s3.2.2，直至g中的节点数为1或2。若剩余节点为1，则该节点为vmid；若剩余节点为2，则其中任意节点为vmid。
32、s3.2.4：以vmid为根节点构造高度最低的最小生成树(minimum spanningtree,mst)。
33、s3.3：叶到根(l2r)和根到叶(r2l)成本聚合，生成视差图：
34、所述s3.3包括如下步骤：
35、s3.3.1:叶到根l2r代价聚合步骤:
36、(1)初始化每个像素的成本为0；
37、(2)对于mst中的每条边(u,v)，使用公式(6)计算像素之间的权重w(p,q)和公式(7)计算像素之间的距离d(p,q)；
38、
39、其中，(qx,qy)表示q像素的图像坐标；(px,py)表示p像素的图像坐标
40、(3)对于每个像素p，计算其到根节点的最小成本，使用以下递推公式(8)：
41、cost1(p)＝min(cost1(p)，cost1(q)+d(p,q)*w(p,q)) (8)；
42、s3.3.2:根到叶r2l代价聚合步骤：
43、(1)初始化每个像素的成本为0；
44、(2)对于mst中的每条边(u,v)，使用公式(6)计算像素之间的权重w(p,q)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，其特征在于：所述步骤1中，以标记的棋盘格作为标定板对摄像机进行标定，校准板原点标记位于校准板的角落，确定校准板角点的起点；顺时针提取角点能够确定标定板的唯一轴线方向，将标定板的拍摄角度从180°扩展到360°；具体公式如下：
3.根据权利要求1所述基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，其特征在于：所述步骤2包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，其特征在于：所述步骤2-3中，极线纠正前，利用公式(4)和公式(5)对所拍摄的左右图像进行畸变纠正：
5.根据权利要求1所述基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，其特征在于：所述步骤3中，用构建在并行处理器上的基于最小生成树(Minimum SpanningTree,MST)的立体匹配算法，生成视差图，具体步骤如下：
6.根据权利要求5所述基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，其特征在于：所述S3.3包括如下步骤：p>
7.根据权利要求1所述基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，其特征在于：所述步骤4中，根据基线三角化原理，运用公式(10)，将视差图转化为深度图；
8.根据权利要求1所述基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，其特征在于：所述步骤5中，选取图片中两端悬挂点坐标和连接线上若干点的坐标，基于导线悬链线模型，拟合曲线，确定弧垂；
...【技术特征摘要】
1.基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，其特征在于：所述步骤1中，以标记的棋盘格作为标定板对摄像机进行标定，校准板原点标记位于校准板的角落，确定校准板角点的起点；顺时针提取角点能够确定标定板的唯一轴线方向，将标定板的拍摄角度从180°扩展到360°；具体公式如下：
3.根据权利要求1所述基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，其特征在于：所述步骤2包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述基于双目视觉的输电线弧垂实时测量方法，其特征在于：所述步骤2-3中，极线纠正前，利用公式(4)和公式(5)对所拍摄的左右图像进行畸变纠正：
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴泽，刘晓宇，余毅，光阳，黄英俊雄，周洋，夏竹青，付啸，王炜，王大为，郑涛，何昱，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司中超建设管理公司，
类型：发明
国别省市：
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