【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及输电线路异常监测、边缘计算等，尤其涉及一种输电通道异常目标位置估计方法。
技术介绍
1、输电线路的安全可靠运行是电力系统稳定运行的基础。输电线路主要分布于野外，经常会面临异物、塔吊、施工车辆等输电线路异常目标的威胁。为了更好的应对异常目标对输电线路的影响，减少停电事故的发生，国家电网公司近年来有序推进智慧输电线路的建设。通过在铁塔上安装各类监拍设备，实现对输电线路周边环境的定时监拍和监控。然而传统的基于云端识别的异常目标检测模式难以适应电网需求，这主要是由于输电线路有着广阔的架设范围，若将采集的海量图像、视频数据全部上传至云端，不仅会为通信链路带来巨大的传输压力，也会给云端带来较重的计算和存储负担。为了解决这一问题，有学者提出基于边缘智能技术的解决方案，即在输电线路边缘智能终端、智能可视化设备上嵌入异常目标检测模型，实现输电线路异常目标的就地快速检测识别，从而避免海量图像、视频的流动迁移，有效节省通信资源及云端计算存储资源。
2、在边缘智能终端的算力支持下，目前已经可以实现每秒33帧以上（输电线路实时监测最低帧数要求）的实时输电线路周围异常目标识别。然而仅识别目标还不足以正确判断威胁，或者说难以有效分辨出异常目标是否有威胁输电线路的运动趋势。因此，亟需攻克对于异常目标的空间坐标估计方法。
3、但如果在当前输电线路监测系统的基础上再进一步增加现有的目标定位、动态识别的方案，则将大大增加成本和算力的负担，比如现有技术的激光雷达3d点云扫描、双目深度估计等等，都需要增加大量成本，且实现相应识别算法
技术实现思路
1、因此，针对输电线路异常监测的实际需求，成本和改造难度的考量，本专利技术提出一种输电通道异常目标位置估计方案，提出的基于双摄像头的视觉偏差算法在不耗费过多算力重建现场三维模型的情况下实现对于异常目标空间位置的快速估计，支撑对于有威胁异常目标的发现、报警甚至预警。能够建立在原有目标识别算法及硬件系统的基础之上，只需少量软硬件升级调整即可重新赋能原有设备；同时，其具有轻量化的特点，不会影响边缘智能网关对于视频信息的处理帧率。
2、本专利技术具体采用以下技术方案：
3、一种输电通道异常目标位置估计方法：
4、将两相同型号的摄像头正对设置在相邻两个输电杆塔上，双摄像头将与同一个边缘智能计算终端组网，并在本地完成计算，实现输电通道异常目标位置估计：
5、利用异常目标在两摄像头采集图像差异的比值，在已知两个输电杆塔间距的情况下，以比值和与摄像头距离的唯一对应关系确定异常目标的所在位置。
6、进一步地，以异常目标识别框的几何中点以代表异常目标位置，利用两摄像头分别采集的异常目标位置在两帧间的变化，利用像素位移比值实现异常目标在输电通道方向上的位移估计。
7、进一步地，将两摄像头设置于全部线路挂载点位的平面几何中心，且确保线路弧垂最低点应出现在视界的近端的三分之一处。
8、其中，摄像头和边缘智能计算终端是现有输电网络监测的标准装置配置，本专利技术在装置的改进之处在于重新调整了摄像头的设置位置，以便于构建对向的圆柱形视界，从而在不进一步添加或更换设备的前提下可以实现异常目标利用精简方法的定位。
9、在识别方法方面，由于目标类型的识别已经是现有输电线路监测的常规配置，本方案将异常目标的识别问题转换为检测框中点的像素位移；并利用两摄像头采集图像的差异巧妙利用对称性，从而实现较为精确的识别，且只需要涉及简单的查表或者线性计算，基本不会增加边缘智能计算终端的负担，从而实现本地化处理。
10、进一步地，建立一个圆柱坐标系，坐标系以两个摄像头的连线为z轴，z轴原点定为其中一个摄像头处；设异常目标的相对位置坐标为（），其中是圆柱坐标系的径向距离，是方位角，是z轴上的坐标；
11、当异常目标进入其中一个摄像头的视界时，边缘智能计算终端首先进行识别，并等待同名目标在另一个摄像头视界中出现；当确认目标在两个对向视界中出现后，边缘智能计算终端取双摄像头当前的一帧图像和下一帧图像对异常目标运动情况进行分析。
12、该种处理的考量是通过圆柱坐标系构建“视觉围栏”，只有进入围栏区域的异常目标才认为可能威胁输电线路，启动更进一步的监控，从而节省算力。
13、进一步地，通过预先建立像素位移比值与圆柱坐标系在输电通道方向上的截面位置的一一对应关系，通过当前的一帧图像和下一帧图像像素位移比值实现对于的估计；再进一步利用摄像头的内参数矩阵实现图像上像素点与所在平面上坐标点的一一对应，求得异常目标空间坐标（）。
14、进一步地，当异常目标持续出现在两摄像头视界中时通过利用两组图像中心点位置在两帧间的变化，利用像素位移比值实现异常目标在输电通道方向上的位移估计。
15、进一步地，进行多目标异常目标位置估计时：
16、对于复数个不同异常目标，通过识别目标的名称进行双摄像头识别目标的分组配对；
17、对于复数个相同异常目标，基于双摄像头的多帧图像，利用属于同一异常目标的识别框应具有帧间位移比值相同的性质，通过比值进行同一异常目标框的匹配。
18、进一步地，如果异常目标在进入两侧视界后停止了移动，则不对各类比值进行计算更新，仅沿用前置计算结果，若异常目标移出一侧视界则停止位置估计；若异常目标仅在单侧视界出现，则不做位置估计。
19、这是考虑到因为异常目标的不同角度形态可能是不确定和未知的，只有利用本方案的识别框中心的移动，进行比例的计算才能达到相对较高的准确率，且暂时停止移动的目标一般情况下可以认为暂时不会造成进一步风险（进入双视界时已经可以触发一次告警），所以暂不必投入算力资源。
20、进一步地，通过调整异常目标位置估计计算过程中采集图像的帧率，以匹配硬件处理能力和/或确保捕捉到异常目标明显的位移。
21、该种可调性的设计是为了匹配现有的目标采集和识别方案，并尽可能节省算力资源。
22、以及，对应的一种输电通道异常目标位置估计装置，包括连接组网的：两个相同型号的摄像头和一个边缘智能计算终端；
23、两摄像头正对设置在相邻两个输电杆塔上，利用异常目标在两摄像头采集图像差异的比值，在已知两个输电杆塔间距的情况下，以比值和与摄像头距离的唯一对应关系确定异常目标的所在位置。
24、相比于现有技术，本专利技术及其优选方案实现对输电通道异常目标的空间位置进行快速估计，支撑对于有威胁异常目标的发现、报警甚至预警。其建立在原有目标识别算法及硬件系统的基础之上，只需少量软硬件升级即可重新赋能原有设备；同时，其具有轻量化的特点，不会影响边缘智能网关对于视频信息的处理帧率。
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1.一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：以异常目标识别框的几何中点以代表异常目标位置，利用两摄像头分别采集的异常目标位置在两帧间的变化，利用像素位移比值实现异常目标在输电通道方向上的位移估计。
3.根据权利要求1所述的一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：将两摄像头设置于全部线路挂载点位的平面几何中心，且确保线路弧垂最低点应出现在视界的近端的三分之一处。
4.根据权利要求2所述的一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：建立一个圆柱坐标系，坐标系以两个摄像头的连线为z轴，z轴原点定为其中一个摄像头处；设异常目标的相对位置坐标为（），其中是圆柱坐标系的径向距离，是方位角，是z轴上的坐标；
5.根据权利要求4所述的一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：
6.根据权利要求4所述的一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：当异常目标持续出现在两摄像头视界中时通过利用两组图像中心点位置在两帧间的变化，利用像素位移比值实现异常目
7.根据权利要求2所述的一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：进行多目标异常目标位置估计时：
8.根据权利要求2所述的一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：如果异常目标在进入两侧视界后停止了移动，则不对各类比值进行计算更新，仅沿用前置计算结果，若异常目标移出一侧视界则停止位置估计；若异常目标仅在单侧视界出现，则不做位置估计。
9.根据权利要求2所述的一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：通过调整异常目标位置估计计算过程中采集图像的帧率，以匹配硬件处理能力和/或确保捕捉到异常目标明显的位移。
10.一种输电通道异常目标位置估计装置，其特征在于，包括连接组网的：两个相同型号的摄像头和一个边缘智能计算终端；
...【技术特征摘要】
1.一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：以异常目标识别框的几何中点以代表异常目标位置，利用两摄像头分别采集的异常目标位置在两帧间的变化，利用像素位移比值实现异常目标在输电通道方向上的位移估计。
3.根据权利要求1所述的一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：将两摄像头设置于全部线路挂载点位的平面几何中心，且确保线路弧垂最低点应出现在视界的近端的三分之一处。
4.根据权利要求2所述的一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：建立一个圆柱坐标系，坐标系以两个摄像头的连线为z轴，z轴原点定为其中一个摄像头处；设异常目标的相对位置坐标为（），其中是圆柱坐标系的径向距离，是方位角，是z轴上的坐标；
5.根据权利要求4所述的一种输电通道异常目标位置估计方法，其特征在于：
6.根据权利要求4所述的一种输电通...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨彦，周晨曦，林爽，钱健，谢炜，林晨翔，姚文旭，黄建业，李扬笛，熊嘉丽，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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