[发明专利]一种基于双目视觉的输电线路外破识别方法

说明书

一种基于双目视觉的输电线路外破识别方法，涉及输电线路测量技术领域，包括如下几个步骤：利用双目相机采集输电线路外破图像；根据视差计算深度信息，获取三维点云数据，形成数据库；对输电线的特征点匹配构建三维模型；计算外破物的三维坐标；对比数据库，计算外破物和输电线路的距离，将距离与预设的报警阈值进行比较。通过双目视觉相机实现世界坐标系与摄像机坐标系的相互转化，使测得的外破物的坐标更加准确，构建的三维模型消除图像误差，利用Pointnet++处理点云数据的网络结构分层特征提取，提高构建模型的精确度，使输电线路外破识别更加接近实际情况，提高输电线的外环境安全。

技术领域

本发明涉及输电线路测量技术领域，尤其涉及一种基于双目视觉的输电线路外破识别方法。

背景技术

近年来，随着经济的快速发展，城乡基础设施建设日益增多，导致线下违章植树、建房、施工作业等引发的突发性和季节性架空输电线路外力破坏时有发生，其中施工作业车辆、机械的移动性强、随意性大，防范困难，外物入侵破坏已成为架空输电线路安全稳定运行的最大威胁和隐患之一。

对于输电线路外破的目标监测应用最广泛的是视频监控和视频图像处理，通过构建三维图像模型与外破数据库进行比较，对所监测的输电线路外破情况进行识别并反馈结果，其中最主要的两个环节是图像采集和三维图像模型的构建，目前采用的视频图像采集装置一般为单一摄像机，与三维图像模型的构建相较粗糙，呈现的图像图标和三维坐标不准确，无法构建精准的输电线路外破模型。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种基于双目视觉的输电线路外破识别方法，通过架设在输电线上的双目摄像采集系统对输电线和外物图像采集，利用三维目标检测模型检测外破物，构建影像坐标和三维世界坐标模型，与双目测距系统获得的点云数据库进行数据比较，对超过距离阈值的情形进行报警，能对输电线路外破的监测和识别形成良好的技术方案，其具体的技术方案如下：

一种基于双目视觉的输电线路外破识别方法，包括如下几个步骤：

S1:利用双目相机采集输电线路外破图像；

S2：根据视差计算深度信息，获取三维点云数据，形成数据库；

S3:对输电线的特征点匹配构建三维模型；

S4:计算外破物的三维坐标；

S5:对比数据库，计算外破物和输电线路的距离，将距离与预设的报警阈值进行比较。

进一步的，所述步骤S1中双目相机悬挂在输电线的同一水平面上，且放置光轴相互平行，使采集的图像坐标轴共线，成像平面共面，形成世界坐标系与摄像机坐标系的相互转化。

进一步的，所述世界坐标系与摄像机坐标系的转化坐标公式为：

其中，假设目标点C1坐标系为O1x1y1z1，目标点C2坐标系为O2x2y2z2，焦距为f，摄像机间距为d，任何空间点P的坐标在C1下为(x1,y1,z1)，在C2坐标系下为(x2,y2,z2)，在左摄像机中的图像点左边为(u1,v1)，在右摄像机中的图像点坐标为(u2,v2)，通过前述公式即可恢复构建出三维坐标。

进一步的，所述步骤S2中，利用Pointnet++处理点云数据的网络结构，点云数据的特征提取由三部分组成，分别为Sampling layer、Grouping layer、Pointnet++ layer。

进一步的，所述Sampling layer采样层在输入点云数据中选择一系列点，由此定义出局部区域的中心；所述Grouping layer目的是要构建局部区域，进而提取特征；所述Pointnet++ layer对点云数据进行局部特征提取时，利用原有的Pointnet++能提取点云数据的特征。