一种基于多源图像配准的雷击路径监测系统及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115980042A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211683670.9(22)申请日2022.12.27(71)申请人武汉中谷迈拓科技有限责任公司地址430073湖北省武汉市东湖新技术开发区光谷大道3号激光工程设计总部二期研发楼07、裙楼栋07单元14层05室（自贸区武汉片区）(72)发明人雷传辉方韬郑涛(74)专利代理机构武汉东喻专利代理事务所(普通合伙)42224专利代理师张吕东(51)Int.Cl.G01N21/84(2006.01)G06T3/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称一种基于多源图像配准的雷击路径监测系统及方法(57)摘要本发明公开了一种基于多源图像配准的雷击路径监测系统及方法，属于雷电监测与分析技术领域，其包括核心单元、高速相机、高清相机和雷电触发单元，利用各部件的组合设置和相关算法的集成，可以准确完成背景图像和疑似雷电图像的获取，完成疑似雷电图像中雷电特征的判断以及准确获得雷电通道图像，进而快速获得高精度的雷击路径图像，可靠完成雷击路径监测。本发明基于多源图像配准的雷击路径监测系统，其系统简单，控制便捷，能够兼顾高速相机与高清相机的优势，实现了高精度雷击路径监测，提高了雷击路径监测的精度和可靠性，为雷击事故发生后的后续分析提供了准确的数据支撑，保证了雷击检测的准确性和可靠性，具有较好的实用价值和应用前景。CN115980042ACN115980042A权利要求书1/2页1.一种基于多源图像配准的雷击路径监测系统，其特征在于，包括核心单元和对应该核心单元设置的至少一对相机以及雷电触发单元；每对所述相机分别包括对应设置的高速相机和高清相机；所述高速相机用于监拍雷电过程，所述高清相机用于拍摄背景图像；所述雷电触发单元与各高速相机分别电连接，用于在雷电发生时产生触发信号，以控制所述高速相机获取触发信号前后若干连续帧疑似雷电图像；所述核心单元与各相机分别电连接，用于利用基于特征的图像配准算法将高速相机和高清相机拍摄的图像进行特征匹配并得到高清的背景图像；同时，所述核心单元中配置有基于深度学习的目标检测算法和BiSeNetV2图像分割算法，用于判断所述疑似雷电图像是否符合雷电特征，并在疑似雷电图像中具有雷电特征时获得雷电通道图像，以及通过将所述雷电通道图像与所述背景图像融合，获得高精度雷击路径图像。2.根据权利要求1所述的基于多源图像配准的雷击路径监测系统，其特征在于，所述核心单元包括载板和设置在载板上的授时模块与核心板；所述载板上设置有多种扩展接口，用于所述核心板与对应部件之间的数据接口扩展；所述授时模块用于实时获取雷击时间；所述核心板与各所述相机、所述雷电触发单元分别电连接。3.根据权利要求1所述的基于多源图像配准的雷击路径监测系统，其特征在于，所述高清相机与所述高速相机对应设置，其分别使用相同焦距的镜头，朝向相同且并排靠近安装，并使得两相机的取景范围一致；和/或所述高速相机的帧率和分辨率为720×540@500fps；和/或，所述高清相机的帧率和分辨率为5472×3648@19fps。4.根据权利要求1～3中任一项所述的基于多源图像配准的雷击路径监测系统，其特征在于，还包括电源控制箱；所述电源控制箱中设置有供电模组和通讯模组；所述电源模组分别与各部件电连接，用于为各部件的工作供电；所述通讯模组分别与所述核心单元、外部服务器通讯连接，用于将核心单元处理得到的雷击路径图像传输至外部服务器。5.一种基于多源图像配准的雷击路径监测方法，其利用权利要求1～4中任一项所述的基于多源图像配准的雷击路径监测系统来实现，其特征在于，包括如下步骤：S1：控制高速相机和高清相机分别采集图像，并利用基于特征的图像配准算法将高速相机和高清相机的图像进行特征匹配，进而获得高清背景图像；S2：雷电触发单元在雷电发生时产生触发信号；在触发信号的控制下，由高速相机获取触发信号前后若干连续帧疑似雷电图像；S3：通过基于深度学习的目标检测算法判断疑似雷电图像是否符合雷电特征；S4：当疑似雷电图像具有雷电特征时，利用BiSeNetV2图像分割算法获得雷电通道图像，并利用加权平均法将所述雷电通道图像与背景图像融合，获得高精度雷击路径图像，完成雷击路径监测。6.根据权利要求5所述的基于多源图像配准的雷击路径监测方法，其特征在于，在步骤S4获取得到高精度雷击路径图像后，还进行有如下步骤：2CN115980042A权利要求书2/2页S5：利用雷电通道图像识别雷击点，并判断图像中的物体是否与雷击点相交，以及判断图像中的物体类别；之后，由核心单元将雷击相关数据标记在雷击路径图像上，并发送至外部服务器进行存储。7.根据权利要求5或6所述