[发明专利]利用移动靶标的变压器分区标定方法

说明书

技术领域

本发明属于变压器测试技术领域，更加具体地说，涉及移动靶标的使用方法，即利用移动靶标的变压器分区标定方法。

背景技术

在输变电技术领域中，变压器是常用的电气部件，对整个终端输变电的稳定性有重要意义，对其研究往往集中在其内部结构、性质以及与整个输变电网络的配合程度，以便更好地发挥其性能，往往忽略有关变压器位置方面的测定，即在变压器日常运行状态下或者在外界影响的状态下，位置变化的标定。这个问题看似很小，却能够在一定程度上影响输变电网络的稳定运行。在图像测量过程以及计算机视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三坐标信息与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，这些几何模型参数就是相机的内外部参数。在大多数条件下这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个求解参数的过程就称之为相机标定。相机标定是计算机视觉应用中一个基础而关键的技术，其标定结果的精度及算法的稳定性直接影响相机工作产生结果的准确性。因此，做好相机标定是做好后续工作的前提，提高标定精度是科研工作的重点所在。相机标定算法根据主要分为传统相机标定法、主动视觉相机标定方法和相机自标定法。

在三类相机标定方法中，传统标定方法精度最高，并且鲁棒性也较好，其中传统相机标定法中基于径向准直约束(RAC)的Tsai两步法考虑了相机的畸变模型，通过计算径向畸变参数对相机进行畸变校正，大大提高了相机标定的精度，自问世以来得到人们的青睐。但由于需要高精度的标定模板，在实际应用中仍有较大的限制。

发明内容

本发明的技术目的在于克服现有技术的不足，利用相机标定方法对变压器采集的形状(或者位置)信息进行标定，以求能够简单快捷且高精度的实现参数标定。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

利用移动靶标的变压器分区标定方法，按照下述步骤进行：

(1)借助于精密运动控制系统带动单个圆形LED光靶标在变压器空间移动；

(2)利用CCD相机获取光靶标图像并实时传输到计算机；

(3)使用图像处理技术对光靶标图像进行处理，获得靶标中心在像平面的位置坐标；

(4)将像平面上的点按照“回”字形分成合适的区域；

(5)利用最小二乘法对各空间各个区域的图像中心坐标进行标定，即对变压器截面的中央坐标进行标定。

下面结合上述步骤具体说明本方案如下：

(1)第一步：精密运动控制系统为Brown-Sharp三坐标测量机(CMM)，并与计算机通过RS232接口相连接，计算机可以控制CMM在X，Y，Z三方向上移动，LED光靶标固定在CMM的测量臂上，通过计算机软件可以实时读取并存储测量臂尖端在CMM坐标系(即世界坐标系)下的坐标值。CCD相机固定于光靶标前方，并且不会影响CMM的移动；

(2)第二步：相机摄取图像并通过千兆网线实时地传输到计算机。CMM呈梯台形移动，距离相机近的截面面积小，距离远的截面面积大，这样能够保证任何截面上的点落在像平面上时，能够充分布满像平面范围，有助于更精确的进行标定计算；

(3)第三步：计算机对图像处理过程包括图像滤波、阈值分割、黑白翻转、轮廓跟踪和最小二乘椭圆拟合，最终获得光靶标中心在像平面中的坐标，并与其在CMM坐标系下的坐标同时进行存储；

(4)对空间点集按照在像平面成像位置分成几个区域，采用回字形对像平面进行分区域；

(5)利用最小二乘法对各空间各个区域的图像中心坐标进行标定，即对变压器截面的中央坐标进行标定。

如说明书附图所示的径向准直约束模型，o_c-u_cv_cw_c为相机坐标系，O₁-XY为像平面坐标系，o_w-x_wy_wz_w为世界坐标系，在此标定模型中，即为CMM坐标系。点Q(x，y，z)为世界坐标系的任意一点，设点Q(x，y，z)在相机坐标系下的坐标为(u，v，w)，根据两者的坐标变换关系，可知：