[发明专利]架空输电通道图像监测中大场景双目测距及其校正方法

说明书

本公开涉及一种架空输电通道图像监测中大场景双目测距及其校正方法，包括：(1)采用标定杆法在远距离大场景视野条件中对双目相机进行标定；(2)缩放图像校正标定出的焦距参数，减小两相机之间的焦距差；(3)利用拟牛顿法对三维坐标系旋转角度进行寻优，使相机坐标系与地面坐标系尽量重合。本公开能够解决传统双目测距技术在架空线路通道的大场景中标定困难的问题；利用图片比例的缩放减小标定的焦距差，能够解决由于相机本身设置局限和左械精度导致焦距有差距的问题；提出了用拟牛顿法对三维重建之后坐标系旋旋转角度进行寻优的算法，能够解决物体底部靠近地面处边界纹理不清或遮挡的问题。

技术领域

本发明属于成像领域，特别涉及一种架空输电通道图像监测中大场景双目测距及其校正方法。

背景技术

电力在当今经济快速发展的社会中有着至关重要的作用，高压架空线路作为电力生产中不可缺少的一环，其安全性不可忽视。近年来，输电线路的运行环境日益复杂，随着规模的快速发展，架空输电线路与经济活动的矛盾日益突出，吊车碰线、违章施工等外力破坏导致输电线路停运的事故屡见不鲜，已成为影响高压线路安全稳定运行的主要因素，严重威胁到电网的运行安全，甚至造成人员伤亡。另外，树木的生长，以及人造异物的缠绕也可能造成电线短路。

为保证线路的安全运行，电力部门需要组织线路巡检，但是输电线路的运行环境通常较为恶劣，人员劳动量较大，而且传统的人工巡检方式已难以适应高速发展的线路规模。为了高效、实时监控输电线路的状态，很多单位在事故多发区段安装了图像监控，替代部分人工巡检，提高劳动效率。但是随着视频、图像等监控设备的增多，完全依赖人工判断图像信号的方法容易出现误判或者漏判，已经很难适应生产需要，且会消耗大量的人力物力。因此，基于图像识别的智能监测技术在电力行业中受到极大关注。

目前，在输电线路杆塔上安装相机或视频探头的技术已趋于成熟，但是由于传统的单个相机拍摄无法对入侵物进行空间定位，因而容易造成误判和漏判等情况。采用双目立体视觉的技术恢复场景中物体的三维坐标，就能够测量出通道中物体的高度和距离。在现实应用中，摄像装置一般架设在杆塔上，双目相机架设高度较高，且相机之间的距离较远，在实验室中或户外难于开展标定工作。

发明内容

针对以上不足，本发明提供一种架空输电通道图像监测中大场景双目测距及其校正方法，通过对双目相机标定、校正焦距参数和对三维坐标系旋转角度进行寻优，可直接测量出线路通道中物体之间的空间距离以及入侵物体的高度。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种架空输电通道图像监测中大场景双目测距及其校正方法，包括：

S1：采用标定杆法在远距离大场景视野条件中对双目相机标定；

S2：缩放图像比例校正标定出的焦距参数，减小两相机之间的焦距差；

S3：利用拟牛顿法对三维坐标系旋转角度进行寻优，使相机坐标系与地面坐标系尽量重合；

进一步地，所述S1包括：

S11：用一个塔尺在架空线路通道中作为标定杆，将塔尺拉长至4米，每隔一米的位置做标记，作为标定点；

S12：在距离相机正前方75米的位置处，沿横向和纵向每隔5米拍摄一组与地面垂直的标定杆的图像，每个方向拍五组；

S13：标定杆的25个摆放位置编号依次记为a1～e5，形成一个在空间上1200m³的标定范围，每个标定杆上提取的4个标定点形成了6个标定平面；

进一步地，所述S2包括：

S21：设定比例因子k_i，i＝1时，由于初次标定不对图像进行缩放，所以k₁不存在，标定结果中左相机焦距f_L1大于右相机焦距f_R1，当i＝2时，比例因子的初始值为：