电力线视频监控方法研究与软件设计

摘要

电力系统是中国经济建设的重要基础，电力系统的安全稳定直接关系到国家的经济发展和社会稳定。作为电力系统的重要组成部分，输电线路的安全稳定直接决定了电力系统的稳定运行。随着中国经济建设的快速发展，电网的分布变得越来越广泛，距离远、环境复杂等因素都给输电线路的维护和巡视提出了诸多挑战。其中，异物入侵和电力线舞动成为电力线运行故障的重要因素。
　　本文从以下几个方面对于电力线的监控展开研究，并在实验室条件下进行实验验证:
　　1)电力线提取。电力线的提取分为两种情形，分别是静态电力线提取和舞动电力线提取。对于静态电力线提取，首先分析基于边缘检测的电力线提取算法的不足之处，提出一种基于电力线结构和像素特征的电力线提取算法。对于舞动电力线提取，采用帧差法完成电力线的提取;
　　2)立体匹配算法。对目前常用的立体匹配算法进行研究，提出了一种基于AD-census和多权值的自适应窗口的立体匹配算法。针对电力线监控的特殊场景，分别采用插值法和背景差法完成电力线立体匹配和移动物体立体匹配;
　　3)三维建模与测量。结合电力线的视差图、移动物体的视差图和电力线通道的视差图获得三维坐标，针对异物入侵、电力线舞动、电力通道监控等常见的问题，完成三维测量，获得入侵物体距离电力线的最近距离、电力舞动的幅度、电力通道内静止物体离电力线的最近距离。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 电力线异物入侵监控

1．2．2 电力线风舞监控

1．3 本文研究的问题

1．4 本文的章节安排

2 基于图像的电力线提取方法的研究

2．1 电力线图像特征

2．2 基于边缘检测的电力线提取

2．3 基于电力线结构和像素特征的静态电力线提取

2．3．1 电力线提取

2．3．2 连通域提取

2．3．3 电力线连接

2．3．4 实验结果

2．4 基于帧差法的舞动电力线提取

2．4．1 帧差法

2．4．2 帧差法提取舞动电力线

2．5 本章小结

3 双目视觉系统与立体匹配算法

3．1 双目视觉基本原理

3．1．1 单目相机模型

3．1．2 双目相机模型

3．2 双目视觉基本步骤

3．2．1 摄像机标定

3．2．2 图像矫正

3．2．3 立体匹配与三维重建

3．3 常用立体匹配算法

3．4 基于AD-census和多权值的自适应窗口的立体匹配算法

3．4．1 代价计算

3．4．2 代价聚合

3．4．3 视差计算与优化

3．4．4 实验结果

3．5 基于插值法的电力线立体匹配

3．6 基于背景差法的移动物体立体匹配

3．6．1 移动物体检测

3．6．2 移动物体的立体匹配

3．7 本章小结

4 电力线监控系统算法设计

4．1 三维坐标获取

4．2 电力线舞动监测

4．2．1 电力线舞动监测算法设计

4．2．2 电力线舞动监测实验结果

4．3 异物入侵监测

4．3．1 异物入侵监测算法设计

4．3．2 异物入侵监测实验结果

4．4 电力线通道监测

4．4．1 电力线通道监测算法设计

4．4．2 电力线通道监测实验结果

4．5 本章小结

5 电力线监控系统软件设计

5．1 软件总体架构

5．2 软件总体流程

5．3 主要软件模块设计

5．3．1 阈值设定

5．3．2 区域标定

5．3．3 预警模块

5．3．4 监控管理

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 工作展望

参考文献

作者简历