法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2018-01-30
专利权人的姓名或者名称、地址的变更 IPC(主分类):G01R31/12 变更前: 变更后: 变更前: 变更后: 申请日:20140707
专利权人的姓名或者名称、地址的变更
2017-04-26
授权
授权
2014-12-10
实质审查的生效 IPC(主分类):G01R31/12 申请日:20140707
实质审查的生效
2014-11-05
公开
公开
技术领域
本发明涉及超高频局放信号空间定位方法,特别涉及一种空间局 部放电定位中的可视投影方法。
背景技术
目前在针对变电站全局局放空间定位的研究中,仅对局放点空间 位置进行了粗略的定位,尚未有将局放点进行可视化处理的有效方 法。
局部放电监测是及时发现电力设备绝缘缺陷,避免绝缘击穿故障 的有效手段。局部放电定位有助于制定更有针对性的检修处理方案, 减少停电时间,提高检修效率。目前对变电站设备的局部放电检测和 定位主要是针对气体绝缘组合开关、变压器、容性设备等具体单一设 备进行。而变电站中的任意高压电力设备均可能发生局部放电故障, 要想对全站的一次电气设备实施监测,需要在所有设备上都安装局部 放电监测装置,成本极高,监测系统的使用效率也较低,而且众多在 线监测装置本身的维护工作量也很大。因此,目前的超高频局放在线 监测技术虽然性能已经得到认可,但因为成本较高,并没有得到广泛 应用。
发明内容
本发明的技术目的是克服现有技术中的问题,提供一种降低成 本、效率较高、在初步定位局部放电的空间位置时通过拍照进一步确 认的空间局部放电定位中的可视投影方法。
为实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为:空间局部放电 定位中的可视投影方法,其特征在于,包括如下步骤:
a.在初步定位的局部放电信号的空间位置,设置摄像机对其拍 照;
b.透过可视投影算法,将初步定位的局部放电空间位置映射到成 像照片上。
前述的空间局部放电定位中的可视投影方法,所述的局部放电信 号的空间位置初步定位的方式为:采用四组处于同一平台但不同高度 的天线阵列来检测局部放电信号,并基于时延法来估算局部放电信号 的空间位置。
前述的空间局部放电定位中的可视投影方法,步骤b的具体实现 过程为:
1)构建像素平面坐标系、像物理平面坐标系、相机坐标系、物体 坐标系和世界坐标系,坐标系变换的顺序为物体坐标系-世界坐标 系-相机坐标系-投影坐标系-裁剪坐标系-屏幕坐标系,屏幕坐标 系包括像素平面坐标系和像物理平面坐标系;
2)空间点可视投影:
空间点P通过一个3X4的投影矩阵M映射到像平面上的点p:
p=MP
投影矩阵M可以分为三部分:
其中R为旋转矩阵,t为平移矢量。中间矩阵两个负号代表通过镜头 物体呈倒像;K为相机标定矩阵,它包含相机内部参数数据:
其中有5个参数:
fu,fv:相机焦距,分别以像素为单位沿水平方向和垂直方向测量;
u0,v0:相机主点,即Or点,根据假设1,这里可以均取为0;
θ:相机水平与垂直轴向间的夹角,相机转动时该角度发生变化;
因此,空间点(x,y,z)映射到像物理坐标(xr,yr)写为如下形式:
其中,
前述的空间局部放电定位中的可视投影方法,
在步骤1)中,假设像的中心恰好在光轴上,假设数码相机中图像平 面与光轴垂直,假设相机两个方向上焦距相等,假设透镜的焦距很 小,像距约等于焦距。
前述的空间局部放电定位中的可视投影方法,
在步骤1)中,像素平面坐标即像素的行、列所标识的坐标,像 物理平面坐标系是以图像的中心为坐标原点的坐标系。
本发明采用四组处于同一平台但不同高度的天线阵列来检测局 放信号,并基于时延法来估算局放信号的空间位置。这也是目前变电 站局放检测中较为常用且精确的方法。在上述技术背景下,创新性的 将可视投影法引入到局放检测技术当中,通过位于检测平台中心的摄 像机对局放源所在方位拍照,透过可视投影算法,将局放空间位置映 射到成像照片上,为进一步确认局放位置提供了直观依据。
附图说明
图1是像素平面坐标示意图;
图2为物理平面坐标系示意图;
图3为相机坐标系示意图;
图4为Model坐标系到World坐标系转换示意图;
图5为坐标系转换示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术方案、技术特征、达成目的与功效易于明 白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。本发明不限于 所述的实施例。
1符号说明
Op 像素平面坐标系原点 u 像素平面坐 标系横轴
v 像素平面坐标系纵轴 Or 像物理平 面坐标系原点
xr 像物理平面坐标系横轴 yr 像物理平 面坐标系纵轴
O 相机坐标系原点 x 相机坐标 系横轴
Y 相机坐标系纵轴 M 投影矩阵
R 旋转矩阵 t 平移矢量
K 相机标定矩阵 AB(粗体) 向量 AB,(粗体表示向量)
2模型假设
(1)假设像的中心恰好在光轴上
(2)假设数码相机中图像平面与光轴垂直
(3)假设相机两个方向上焦距相等
(4)假设透镜的焦距很小,像距约等于焦距
3坐标系构建
(1)像素平面坐标系
像素平面坐标即像素的行、列所标识的坐标,如图1所示:
其中每个像素表示为矩阵的行、列数,如(u,v)=(1,1)代表第一行 第一列的像素。
(2)像物理平面坐标系
像物理平面坐标系是以图像的中心为坐标原点的坐标系,如图2 所示:
图2中Op-uv坐标系为像素平面坐标系,Or-xryr为物理平面坐 标系。两者的转换关系为:
其中dx和dy为像素点在x轴与y轴方向上的物理尺寸(在这里使 用像素为单位),u0和v0为点Or在像素坐标系中的坐标,s为图像 倾斜度,对于数码相机,可以认为图像倾斜度为一个极小量,一般为 0。
(3)相机坐标系
相机坐标即整个物理世界的坐标,现根据假设1、假设2做如下 坐标:以相机光学中心为原点O,O与像的中心Or连成的直线为z 轴,以过Or平行于像平面Or-xryr且平行于Orxr的直线为x轴,以 过Or平行于像平面Or-xryr且平行于Oryr的直线为y轴,建立直角 坐标系,如图3所示:
(4)Model坐标系
Model模型坐标系,也叫Local坐标系或物体坐标系。例如我们 在3DMax,MAYA等建模工具中建立我们的人物模型时,模型中的顶 点坐标值就是Model坐标系的值。设想我们有多个人物模型,那么每 一个模型都有属于自己的Model坐标系。World坐标系也是很直观的, 我们把若干个模型放在一起组成一张场景,场景的坐标系就是World 坐标系,这就像我们现实世界一样。一个模型放置到World坐标系之 后,它的顶点坐标值就需要从Model坐标系转换为World坐标系中的 值。如图4所示。
(5)坐标系转换
任意两个坐标系的转换都经由一个转换矩阵完成。例如从Model 坐标系到World坐标系,需要经过World转换矩阵进行变换。
World矩阵主要用于伸缩,平移,和旋转。伸缩/平移较为直观, 而旋转会有几种方式,例如构造矩阵旋转,或欧拉角旋转,或四元数 旋转。
坐标系转换如图5所示。
4空间点可视投影算法
(1)摄影几何
射影几何是可视投影方法的基础。射影几何是欧氏几何的扩展, 解决了欧氏几何中无穷远处元素的问题。对于三维坐标(X,Y,Z),其齐 次坐标表示为(X1,X2,X3,X4),其中X=X1/X4,Y=X2/X4,Z=X3/X4。对 于非零数λ,λ(X1,X2,X3,X4)与(X1,X2,X3,X4)表示同一个点。若X4=0, 则该点位无穷远点。
(2)可视投影算法
空间点P通过一个3X4的投影矩阵M映射到像平面上的点p:
p=MP
投影矩阵M可以分为三部分:
其中R为旋转矩阵,t为平移矢量。中间矩阵两个负号代表通过 镜头物体呈倒像。K为相机标定矩阵,它包含相机内部参数数据:
其中有5个参数:
fu,fv:相机焦距,分别以像素为单位沿水平方向和垂直方向测 量。
u0,v0:相机主点,即Or点,根据假设1,这里可以均取为0。
θ:相机水平与垂直轴向间的夹角,相机转动时该角度发生变化。
因此,空间点(x,y,z)映射到像物理坐标(xr,yr)可写为如下形式:
其中,
本专利的优点在于首次将局放空间点直观投影到摄像机成像空 间,将空间点直观呈现在照片上。采用可视投影方法方便检测人员快 速定位局放点,定位精度高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本 行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施 例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和 范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落 入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求 书及其等效物界定。
机译: 用于在工作空间内快速定位至少一个对象的方法,用于在给定工作空间内快速定位多个对象的视觉检测方法,用于在给定工作空间内快速地可视定位至少一个对象的方法。桌面,用于在视觉上在桌面内定位对象的系统,通过视觉检测过程在视觉上在桌面内定位对象的方法
机译: 基于频域声发射描述图的局部放电源定位方法,特别是在石油能源变压器中的局部放电源定位方法
机译: 用于处理在目标空间视图配置中显示给观看者的三维(3d)图像数据的装置,用于在目标对象的观看者观看的3d监视器上显示的三维(3d)图像数据的方法空间配置目标空间可视化,用于将要在3d监视器上显示的三维图像(3d)数据以目标空间可视化配置传输给观看者的3d图像信号,记录载体和用于处理三维图像数据的计算机程序产品( 3d),以便在3d监视器上显示给查看者