基于图像处理和双目立体测距的输电线路防外破预警方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110349172A(43)申请公布日2019.10.18(21)申请号201910571012.2G01C3/00(2006.01)(22)申请日2019.06.28(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人田立斌黄琴(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人林梅繁(51)Int.Cl.G06T7/13(2017.01)G06T7/136(2017.01)G06T7/187(2017.01)G06T7/20(2017.01)G06T7/70(2017.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称基于图像处理和双目立体测距的输电线路防外破预警方法(57)摘要本发明属于图像处理及输电线路监控领域，涉及一种基于图像处理和双目立体测距的输电线路防外破方法，包括：基于霍夫直线检测法得到背景图像中的所有输电线路；基于运动目标检测法识别吊臂，并得到吊臂；基于双目立体测距得到输电线路与吊臂的真实距离；按照距离大小选择相应的报警等级报警。本发明能实现精准报警，能有效增强输电线遭受入侵报警的实时性。本发明提出的基于双目立体测距的方法，减少了无测距方法的视觉盲区，提升了报警的准确性。CN110349172ACN110349172A权利要求书1/2页1.基于图像处理和双目立体测距的输电线路防外破预警方法，其特征在于，包括：S1、基于霍夫直线检测法得到背景图像中的所有输电线路；S2、基于运动目标检测法识别吊臂，并得到吊臂；S3、基于双目立体测距得到输电线路与吊臂的真实距离；S4、按照距离大小选择相应的报警等级报警。2.根据权利要求1所述的输电线路防外破预警方法，其特征在于，步骤S1包括：S11、采集背景图像；在杆塔上高于输电线路1m的位置水平固定两个摄像头，通过两摄像头分别采集含输电线路的背景图像bg1、bg2；S12、基于霍夫直线检测法得图像中所有直线簇；对图像bg1、bg2灰度化得到bg1_gray、bg2_gray，对灰度图bg1_gray、bg2_gray进行Canny边缘检测后经霍夫直线检测后得所有直线簇；S13、根据输电线路长宽比过滤干扰直线，得到所有输电线；针对剩余直线计算直线像素的长宽比，若长宽比大于直线像素长宽比阈值，可确定为输电线，反之为噪声；S14、在所有输电线中分别取两不重合的点。3.根据权利要求2所述的输电线路防外破预警方法，其特征在于，直线像素长宽比阈值为1000。4.根据权利要求2所述的输电线路防外破预警方法，其特征在于，步骤S2包括：S21、根据S1中采集的背景图像进行单高斯背景建模；S22、当运动目标出现，将两个摄像头实时采集的视频新帧中的每个像素点灰度值与单高斯背景模型的期望μ相比较，若大于阈值d*δ，其中：d为标准差倍数，δ为标准差，则判定为前景目标点；反之，则判定为背景点；S23、针对所有前景目标点构成的前景图进行二值化处理及连通域的开闭运算；S24、计算每个连通域面积，与设定的面积阈值比较，若大于则保留，反之，设为背景；S25、基于剩余连通域进行轮廓检测，若轮廓近似长方形，且长宽比大于长方形长宽比阈值，则确定为吊臂；S26、选取吊臂上方轮廓中的两个不重合的像素点。5.根据权利要求4所述的输电线路防外破预警方法，其特征在于，单高斯背景模型参数设置如下：标准差倍数d＝2.5，标准差δ为20，背景更新率α为0.05，μ为期望，选择前10帧的像素点灰度平均值作为μ，单高斯背景模型中方差和期望的更新公式为：μt＝(1-α)μt-1+α*Xt其中：μt为当前时刻期望，μt-1为上一时刻期望值，Xt是t时刻背景像素灰度值，Xt-1是t-1时刻背景像素灰度值，为当前时刻方差，为上一时刻方差，更新间隔10s一次。6.根据权利要求4所述的输电线路防外破预警方法，其特征在于，长方形长宽比阈值为12。7.根据权利要求1所述的输电线路防外破预警方法，其特征在于，步骤S3包括：2CN110349172A权利要求书2/2页S31、基于张正友标定法得两个摄像头的内外参数；S32、导入两个摄像头参数数据，即可得到双目系统的外部参数；S33、基于尺度不变特征变换特征匹配算法的立体匹配，找到所有输电线及吊臂上两个不同像素点构成的特征匹配点对集，恢复出所有输电线及吊臂上两个不同像素点的空间坐标对；S34、根据所有输电线及吊臂上两个不同像素点的空间坐标对集可得到计算所有输电线与吊臂的最短距离。8.根据权利要求7所述的输电线路防外破预警方法，其特征在于，步骤S31包括：S311、制作5*7的黑白棋盘标定板，两摄像头分别从不同角度姿势拍摄标定板9次；设摄像头1的内参矩阵为A1，外参矩阵为M1，焦距为