基于机器视觉的输电线路交叉跨越距离测量方法研究

摘要

随着电网建设的大力发展，使得输电走廊资源日趋紧张，输电线交叉跨越现象越来越多，由此造成的事故也不断发生，给电网经济安全运行带来了极大的危害。传统的人工检测方法已无法保证输电线路的安全稳定运行，为了解决这一问题，本文设计了一套输电线路交叉跨越在线监测系统，提出了一种基于机器视觉的输电线路交叉跨越距离测量方法，结合数字图像处理与机器视觉测量技术完成了对架空输电线交叉跨越距离的测量，可以实现对输电线交叉跨越的实时监测。实验验证该方法的测量精度达到了3％以内，满足现场测量的精度要求。本文的主要工作及研究成果总结如下：
　　1）设计了一套输电线交叉跨越在线监测系统。该系统采用嵌入式系统设计，可以实现交叉跨越距离实时测量与故障报警，并可以将检测结果与实际场景图像远程传输到监测中心。
　　2）研究了图像预处理及特征提取方法。通过采用HSV颜色模型的图像增强方法，改善了由光照条件引起的图像亮度不均的缺陷；针对彩色图像易受脉冲噪声影响的情况，采用了一种自适应的矢量中值滤波算法，可以有效去除脉冲噪声，提高图像质量。此外，给出了颜色特征和SIFT特征提取方法，利用基于高斯曲面拟合的Harris角点提取算法，使得提取的角点达到了亚像素级。
　　3）研究了一种基于SIFT特征与种子生长的立体匹配算法。该算法不仅可以得到稠密视差图，而且运算速度也得以提升；提出了一种基于颜色分割与形状识别的立体匹配算法，有效完成了输电线特征标记点的立体匹配，并使匹配精度达到了亚像素级。
　　4）构建了双目立体视觉测量实验系统。在实验室条件下，基于立体视觉的三维坐标重建原理，构建了输电线空间曲线模型，实现了输电线路交叉跨越距离的准确测量。同时分析了系统各部分对测量精度的影响，给出了相应的改进措施。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 交叉跨越及其测量方法

1.3 机器视觉技术的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 双目立体视觉基本理论

2.1 摄像机成像模型

2.2 双目立体视觉的三维测量原理

2.3 极线几何原理

2.4 本章小结

第3章 交叉跨越在线监测系统设计

3.1 系统总体架构

3.2 系统性能指标与主要功能

3.3 本章小结

第4章 图像预处理与特征提取

4.1 RGB颜色模型与HSV颜色模型

4.2 彩色图像增强

4.3 图像特征提取

4.4 本章小结

第5章 立体匹配算法

5.1 图像立体匹配概述

5.2 基于SIFT特征与种子生长的立体匹配算法

5.3 基于颜色分割与形状识别的立体匹配算法

5.4 本章小结

第6章 交叉跨越距离测量及误差分析

6.1 输电线空间曲线模型与交叉跨越距离计算

6.2 实验结果

6.3 误差分析

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢