專利名稱：一種基于視頻差異的輸電線路桿塔傾斜的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)器視覺、電力系統(tǒng)在線監(jiān)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種輸電線路桿塔傾斜的測量方法，具體涉及一種基于視頻差異的輸電線路桿塔傾斜的測量方法。
背景技術(shù)：
隨著電網(wǎng)的分布越來越廣，輸電桿塔面臨的地況環(huán)境也越來越雜，對其安全性要求越來越高，對桿塔的狀態(tài)檢測系統(tǒng)的研究十分必要。為了能夠?qū)δ嗍骷吧襟w滑坡多發(fā)區(qū)、煤礦采空區(qū)等不良地質(zhì)區(qū)域內(nèi)桿塔傾斜角進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，科研人員設(shè)計(jì)了裝在抗干擾屏蔽盒內(nèi)的傾角傳感器，再通過無線發(fā)射單元、讓傾角傳感器與低功率智能線路板連接，由硅能蓄電池供電，硅能蓄電池連接有為其提供電能的太陽能電池板，無線接收單元通過調(diào)制解調(diào)器與計(jì)算機(jī)相連，進(jìn)行后臺的處理；還有的是通過平面鏡法測量桿塔的傾斜率，此方法需要人工干預(yù)，增加了人的工作量。因此，如何簡單、可靠、快速、自動檢測桿塔的傾斜角是預(yù)防桿塔傾斜造成架空線路事故的關(guān)鍵技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于視頻差異的輸電線路桿塔傾斜的測量方法，解決了現(xiàn)有方法對桿塔傾斜角進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，工作量大，裝置復(fù)雜，監(jiān)測效果不好的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于視頻差異的輸電線路桿塔傾斜的測量方法，具體按照以下步驟實(shí)施步驟1 通過定焦攝像機(jī)獲取桿塔圖像；步驟2 對步驟1得到的桿塔圖像進(jìn)行預(yù)處理；步驟3 對步驟2得到的預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到輸電線路桿塔傾斜角。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，其中步驟2中的預(yù)處理，具體按照以下步驟實(shí)施a.對步驟1得到的桿塔圖像進(jìn)行灰度化處理，對灰度圖像中的邊緣進(jìn)行細(xì)化；b.對細(xì)化后的灰度圖像進(jìn)行灰度直方圖的均衡化；c.對灰度均衡化之后的圖像先進(jìn)行基于最小二乘法的背景擬合，再和擬合的圖像進(jìn)行相減運(yùn)算，得到差影圖像。其中步驟3中的計(jì)算，具體按照以下步驟實(shí)施a.對步驟2得到的差影圖像進(jìn)行閾值分割，再對分割后的圖像使用8鄰域的自適應(yīng)的聚類分割，對桿塔的所在區(qū)域歸為一個區(qū)域；b.對聚類分割后的圖像進(jìn)行閉運(yùn)算處理，再使用開運(yùn)算去除噪聲區(qū)域；c.選取區(qū)域中面積最大的區(qū)域，并提取區(qū)域的輪廓；d.計(jì)算輪廓的方向角拖丨，設(shè)叫,。和!！吣是區(qū)域的重心的行和列坐標(biāo)，其中，Pp,, 是歸一化中心矩，(r，c)是區(qū)域中的圖像坐標(biāo)，橢圓的長軸為r1;短軸為r2，p+q = 2時，是二階中心距，μ ia為歸一化中心軸轉(zhuǎn)動慣量，μ 2,ο U ο,2分別是相對于橫軸和縱軸的二階力矩，通過對輪廓上的像素點(diǎn)進(jìn)行橢圓擬合，得到的中心角即是參考圖像中桿塔的輪廓方向角Wii，即θ，是相對于橫軸的角
權(quán)利要求
1.一種基于視頻差異的輸電線路桿塔傾斜的測量方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施步驟1 通過定焦攝像機(jī)獲取桿塔圖像；步驟2 對步驟1得到的桿塔圖像進(jìn)行預(yù)處理；步驟3 對步驟2得到的預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到輸電線路桿塔傾斜角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視頻差異的輸電線路桿塔傾斜的測量方法，其特征在于，所述的步驟2中的預(yù)處理，具體按照以下步驟實(shí)施a.對步驟1得到的桿塔圖像進(jìn)行灰度化處理，對灰度圖像中的邊緣進(jìn)行細(xì)化；b.對細(xì)化后的灰度圖像進(jìn)行灰度直方圖的均衡化；c.對灰度均衡化之后的圖像先進(jìn)行基于最小二乘法的背景擬合，再和擬合的圖像進(jìn)行相減運(yùn)算，得到差影圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視頻差異的輸電線路桿塔傾斜的測量方法，其特征在于，所述的步驟3中的計(jì)算，具體按照以下步驟實(shí)施a.對步驟2得到的差影圖像進(jìn)行閾值分割，再對分割后的圖像使用8鄰域的自適應(yīng)的聚類分割，對桿塔的所在區(qū)域歸為一個區(qū)域；b.對聚類分割后的圖像進(jìn)行閉運(yùn)算處理，再使用開運(yùn)算去除噪聲區(qū)域；c.選取區(qū)域中面積最大的區(qū)域，并提取區(qū)域的輪廓；d.計(jì)算輪廓的方向角Wii，Sni,Q和Iicia是區(qū)域的重心的行和列坐標(biāo)，其中，Pp,,是歸一化中心矩，(r,c)是區(qū)域中的圖像坐標(biāo)，橢圓的長軸為r1;短軸為r2，p+q = 2時，是二階中心距，μ u為歸一化中心軸轉(zhuǎn)動慣量，Py μ W分別是相對于橫軸和縱軸的二階力矩，通過對輪廓上的像素點(diǎn)進(jìn)行橢圓擬合，得到的中心角即是參考圖像中桿塔的輪廓方向角Wii， 即θ，是相對于橫軸的角e.重復(fù)步驟a d操作獲取傾斜后的圖像中桿塔的方向角Phi (i)，用當(dāng)前傾斜后圖像的方向角Phi (i)減去參考圖像中桿塔的輪廓方向角Wii，即得出當(dāng)前桿塔偏離參考桿塔的傾斜角:delta = Phi (i)-Phi，這里的i是指用于檢測的圖像序列，即i = 1,2,3……；i = 0代表沒有發(fā)生傾斜的狀態(tài)，i = 1,2...代表在線監(jiān)測時采集到圖像中的桿塔的傾斜角；如果傾斜角delta的絕對值在15°范圍內(nèi)則屬于安全范圍，大于等于15°則發(fā)出報(bào)警。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種基于視頻差異的輸電線路桿塔傾斜的測量方法，首先通過定焦攝像機(jī)獲取桿塔圖像；其次對得到的桿塔圖像進(jìn)行預(yù)處理；最后對得到的預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到輸電線路桿塔傾斜角。本發(fā)明基于視頻差異的輸電線路桿塔傾斜的測量方法，不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型，只需通過圖像處理以及簡單的計(jì)算來獲取桿塔的傾斜角，實(shí)施非常簡便。可以實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心通過編制程序來集中處理圖像以及進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，以獲得整個電網(wǎng)內(nèi)桿塔傾斜角的全局?jǐn)?shù)據(jù)，因此有利于實(shí)現(xiàn)自動化的安全監(jiān)控，從而具有重大的社會意義。
文檔編號G01C9/00GK102353355SQ20111015773
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者張曉霞, 陶保震, 黃新波 申請人:西安工程大學(xué)