【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多光谱测温系统，尤其涉及一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法。
技术介绍
1、变电站场域往往面积较大，且其温度检测频率较高，对于变电站场域设备温度的异常检测依靠手持由于红外测温仪，测温效率低、危险系数高；巡检机器人搭载测温系统难以适应复杂多变的变电站场域环境。因此需要投入较多的人力、物力，极大地增加了变电站场域设备温度异常监测的成本。
2、变电站设备场域测温系统需要实现高精度、远距离温度监测，温度监测需要具备连续性和实时性，能够对站内各种设备进行在线监测和预警，实现自动监测。但现有的仅依靠红外探测器的温度监测系统测温精度较低，可见光与红外图像融合的测温系统多应用于近距离的温度检测，变电站设备的温度监测精度与测温距离都存在较大局限性。如今，对变电站设备关键部位的温度监测还处于半自动化状态，绝大多数已经投产的温度监测装置都是专门为指定的某种设备研发设计的，用途比较单一。
3、在对变电站设备进行故障诊断和识别时，因传输功率和环境的不同会引起电气设备的温度差异，为了精确诊断，需要分析一段时间内设备运行的温度数据；测温系统需满足测温数据的存储以及不同温度特性对比。但现有的依靠温度数据进行变电站设备故障识别与诊断的方法分析因素较单一，不能实现变电站设备故障精准诊断与识别。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，通过对场域测温设备中的可见光相机和红外相机的内参和外
2、技术方案：为实现上述目的，本专利技术的一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，包括场域测温设备，所述场域测温设备包括可见光相机模组和红外相机模组；包括以下步骤：
3、s1、采用红外角点检测算法、双目可见光相机标定算法和基于特征点提取的可见光与红外相机标定算法，获取可见光相机模组和红外相机模组中的内参和外参，并优化；
4、s2、基于深度学习的图像及特征工程的图像识别匹配算法，对采集的可见光图像和红外图像进行快速搜索图像特征和图像特征立体匹配，实现图像测量时的识别定位；
5、s3、采用基于ihs变换和小波变换的图像融合算法和高低频部分融合规则结合得到双光谱图像融合算法，双光谱图像融合算法将可见光图像和红外图像进行配准和融合得到融合图像；
6、s4、基于图像的高精度交汇测量定位算法和测温区域立体匹配算法对s2中处理后的图像进行图像交汇测量定位和测温区域立体匹配；
7、s5、采用基于数据的智能分析算法，并根据s3中融合图像和s4中处理后的图像进行系统的边缘计算，根据获取的图像数据分析温度变化趋势，得到被测物的温度；并对被测物当前的运行状态和运行状态的态势进行评估，诊断当前被测物的故障；
8、s6、将s5中得到的被测物的温度、被测物的运行状态和故障的结果数据上传至应用端，应用端对检测结果进行存储、显示以及处理。
9、进一步的，所述s1中，所述红外角点检测算法中，在采集的棋盘格图像上设置一个或若干个有颜色或者某些形状的标识来标记初始的位置，利用单位栅格在像素坐标系中初始的像素坐标以及世界坐标系中设定的世界坐标求出的单应性矩阵h向外扩展，发散到整个棋盘格区域完成角点检测；包括以下步骤：
10、s1-1、在棋盘格标定板上设置一个或若干个有颜色或者某些形状的标识来标记初始的位置；
11、s1-2、使用红外相机模组采集棋盘格标定板图像，并进行初步图像处理；
12、s1-3、通过形态学或颜色检测算法检测出预先设定标记的像素坐标；
13、s1-4、根据步骤三中检测出的标记的像素坐标，确定初始栅格四个点的像素坐标，并通过迭代求出其对应的亚像素级角点坐标；
14、s1-5、根据四个点的亚像素级角点坐标和四个点在世界坐标系中的世界坐标，求出单应性矩阵h；
15、s1-6、将单应性矩阵h和相邻栅格在世界坐标系中的世界坐标相乘，求出该相邻格子另外两个未知点的起始粗略亚像素级角点，并依据亚像素级角点求解原理求出图像中所有的亚像素级角点坐标。
16、进一步的，所述双目可见光相机标定算法中，对原图上对应角点进行bouguet校正和本质矩阵分解优化外参，使得左右视图像的成像原点坐标一致、两相机的摄像头光轴平行、左右成像平面共面、对极线行对齐；
17、所述对采集的原图上对应角点进行bouguet校正，包括求出左右视图像上共有的角点对(pli,pri)对应的正规化坐标系中的坐标对(pli,pri)；设定点p(u，v)为图像上的像素坐标，p(x，y)为正规化坐标系中对应的坐标；
18、p＝kp
19、
20、在已知像素点p以及相机的内参k时，计算出对应的正规坐标系下的坐标p，计算过程如下：
21、p＝k-1p
22、对于每对左右相机角点对(pli,pri)，其正规坐标系坐标对(pli,pri)为：
23、
24、得到左右视图像的正规坐标系坐标对(pli,pri)后，进行去畸变处理；
25、根据两相机之间的旋转关系对左右视图像进行旋转，已知左右视图像之间的旋转矩阵r和平移向量t满足关系如下；
26、pli＝rpri+t
27、式中，pli为左相机正规化坐标系中的坐标，pri为右相机正规化坐标系中的坐标；
28、将左图旋转r正方向一半的角度，右图旋转r反方向一半的角度，使旋转之后左右相机的重合区域最大且对重投影的误差影响最小；根据两个相机之间的平移关系t计算出旋转角rt，并将两个相机同时旋转rt，计算过程如下：
29、
30、将去畸变旋转之后的图像还原到像素坐标系，计算得到去畸变旋转之后的图像坐标，计算过程如下：
31、
32、进一步的，所述本质矩阵分解优化外参，左右视图像对应点之间的本质矩阵e只和左右相机间的外参有关，在bouguet校正之后，通过计算校正后的左右视图像对应角点的图像坐标来对外参进行优化；从本质矩阵e分解出校正之后左右相机旋转和平移关系，本质矩阵e与旋转re和平移te的关系如下：
33、e＝[te]×re
34、式中，[te]×为te的叉乘矩阵，将本质矩阵e作奇异值分解得到：
35、
36、定义两个矩阵如下：
37、
38、并将本质矩阵e表示为如下两种形式，
39、e＝uzutuwvt，令[t′]×＝uzut，r′＝uwvt
40、e＝-uzutuwtvt，令[t′]×＝-uzut，r′＝uwvt
41、本质矩阵e采用svd分解得到四对re和te，选取具有三维意义的解；将分解出来的旋转矩阵和平移矩本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，其特征在于：包括场域测温设备，所述场域测温设备包括可见光相机模组和红外相机模组；包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，其特征在于：所述S1中，所述红外角点检测算法中，在采集的棋盘格图像上设置一个或若干个有颜色或者某些形状的标识来标记初始的位置，利用单位栅格在像素坐标系中初始的像素坐标以及世界坐标系中设定的世界坐标求出的单应性矩阵H向外扩展，发散到整个棋盘格区域完成角点检测；包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，其特征在于：所述双目可见光相机标定算法中，对原图上对应角点进行Bouguet校正和本质矩阵分解优化外参，使得左右视图像的成像原点坐标一致、两相机的摄像头光轴平行、左右成像平面共面、对极线行对齐；
4.根据权利要求3所述的一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，其特征在于：所述本质矩阵分解优化外参，左右视图像对应点之间的本质矩阵E只和左右相机间的外参有关，在Bouguet校正之后，通
5.根据权利要求1所述的一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，其特征在于：所述基于特征点提取的可见光与红外相机标定算法中，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，其特征在于：所述S2-1中，采用尺度不变特征转换的算法，用于侦测与描述图像中的局部性特征；在空间尺度中寻找极值点作为特征点，并提取出特征点的位置、尺度以及旋转不变量；包括以下步骤：
7.根据权利要求5所述的一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，其特征在于：所述S2-3中，所述相机的运动参数的图像变换模型如下：
8.根据权利要求6所述的一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，其特征在于：所述S3-1中，所述尺度可变高斯函数为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，其特征在于：包括场域测温设备，所述场域测温设备包括可见光相机模组和红外相机模组；包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，其特征在于：所述s1中，所述红外角点检测算法中，在采集的棋盘格图像上设置一个或若干个有颜色或者某些形状的标识来标记初始的位置，利用单位栅格在像素坐标系中初始的像素坐标以及世界坐标系中设定的世界坐标求出的单应性矩阵h向外扩展，发散到整个棋盘格区域完成角点检测；包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，其特征在于：所述双目可见光相机标定算法中，对原图上对应角点进行bouguet校正和本质矩阵分解优化外参，使得左右视图像的成像原点坐标一致、两相机的摄像头光轴平行、左右成像平面共面、对极线行对齐；
4.根据权利要求3所述的一种基于双光谱成像的多目标、远距离场域测温方法，其特征在于：所述本质矩阵分解优化外参，左右视图像对应点之间的本...
【专利技术属性】
技术研发人员：王沁，郭少聪，李锦涛，王鑫刚，孙雪，雷卓西，高煜森，刘余硕，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。