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一種電力設備帶電檢測的雙目視覺測距方法及裝置與流程

文檔序號:11228006閱讀:1057來源:國知局
一種電力設備帶電檢測的雙目視覺測距方法及裝置與流程

本發(fā)明涉及測試電力設備檢測,尤其是一種電力設備帶電檢測的雙目視覺測距方法及裝置。



背景技術:

目前檢測人員在進行電力故障檢測時,通常是對高壓電力設備進行常規(guī)的故障檢測,而對故障點的精確檢測往往因無法獲取檢測點與故障點之間距離而無法完成,檢測僅僅停留在經(jīng)驗與定性分析程度;若另外攜帶專門的高精度測距裝置,測距裝置本身難以定位到故障點發(fā)生位置,同時額外的裝置與測量本身會使得檢測工作復雜化,攜帶過多設備也會極大地影響故障檢測的效率;并且,如果采用現(xiàn)有的雙目測距方法,其針對的均為可見光圖像,不能夠滿足采用非可見光的電力檢測設備的需求,且算法需要對圖像進行一系列處理,不便實時測量。

并且,現(xiàn)有的測量儀器大多都屬于主動測量方法,需要發(fā)射信號并接收反饋,從而獲取目標的具體位置。具體到電力故障檢測領域,主動測量儀器受制于自身無法確定具體故障點位置,無法準確獲取故障點相對觀測點的距離;設備本身與額外的測量增加了電力故障檢測的整體復雜程度,影響檢測效率。



技術實現(xiàn)要素:

發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有技術存在的缺陷,本發(fā)明旨在提供一種電力設備帶電檢測的雙目視覺測距方法。

技術方案:一種電力設備帶電檢測的雙目視覺測距方法,包括如下步驟:

(1)對紅外相機與紫外相機進行標定校準;

(2)確定紫外相機與紅外相機成像的信號點中心位置的成像坐標與各自相機子午面與像面的交線的直線的間隔像素數(shù)δx紫外與δx紅外;確定紅外相機與紫外相機中紅外相機子午面和紫外相機子午面的間距d;

(3)計算故障點與紫外、紅外相機入瞳中心的連線與紫外、紅外相機的子午面的夾角α紫外與α紅外;

(4)計算故障點與紫外相機、紅外相機入瞳的間距,即待測故障點相對電力故障檢測設備的實際距離。

進一步的,所述步驟(4)之后還包括步驟(5):由故障點與紫外相機、紅外相機入瞳的間距分別確定故障點紫外與紅外成像信號強度。

進一步的,所述步驟(1)具體包括如下子步驟:

(1.1)將紅外相機與紫外相機放置在角度旋轉臺上,將一束同時包含紅外與紫外信號的平行光入射到紅外相機與紫外相機,調(diào)節(jié)焦距成像后得到紫外圖像的信號中心坐標(i1,j1)與紅外圖像的信號中心坐標(k1,m1);

(1.2)水平轉動角度旋轉臺,得到一組新的紫外圖像的信號中心坐標(i2,j2)和紅外圖像的信號中心坐標(k2,m2);

(1.3)計算紫外像面的子午面與像面的交線的直線方程:

其中,(x,y)為紫外模塊原始像面坐標;紫外相機與紅外相機的像面像素分辨率分別為(w紫外×h紫外)與(w紅外×h紅外),其中w為橫向總像素數(shù),h為縱向總像素數(shù);

(1.4)轉動角度旋轉臺,使得紫外圖像上成像的信號中心坐標落于紫外像面的子午面與像面的交線的直線上,記錄紅外圖像上的信號中心坐標(x0,y0);

(1.5)計算紅外像面的子午面與像面的交線的直線方程:

(x-x0)×(k2-k1)=(y-y0)×(m2-m1)

其中,(x,y)為紅外模塊原始像面坐標。

進一步的,步驟(2)中所述確定紫外相機與紅外相機成像的信號點中心位置的成像坐標與各自相機子午面與像面的交線的直線的間隔像素數(shù)δx紫外與δx紅外具體為:

其中(x紫外,y紫外)與(x紅外,y紅外)分別為電力故障信號在紫外成像模塊與紅外成像模塊所成圖像的點中心坐標。

進一步的,步驟(2)中所述確定紅外相機與紫外相機中紅外相機子午面和紫外相機子午面的間距d具體為:

在紅外相機與紫外相機前方距離l0處放置一紫外紅外點光源,轉動角度旋轉臺令紫外圖像上成像的信號中心坐標落于紫外像面的子午面方向直線上,記錄紅外圖像上的信號中心坐標(x1,y1),計算紅外相機成像的信號點中心位置的成像坐標與子午面與像面的交線的直線間距:

計算紫外相機與紅外相機子午面的間距d:

進一步的,步驟(3)中所述故障點與紫外、紅外相機入瞳中心的連線與紫外、紅外相機的子午面的夾角α紫外與α紅外為:

其中,紫外相機與紅外相機的焦距分別為f紫外和f紅外,像面的物理尺寸分別為(w紫外×h紫外)與(w紅外×h紅外)。

進一步的,步驟(4)中所述故障點與紫外相機、紅外相機入瞳的間距為:

進一步的,步驟(5)中所述成像信號強度為i0,單位為w/sr,具體的:

其中,i為相機接收到的信號總強度,單位為w,d為相機的入瞳直徑,l紅外為故障點與紫外相機、紅外相機入瞳的間距。

一種使用上述方法的電力設備帶電檢測的雙目視覺測距裝置,包括紅外相機、紫外相機、紫外成像模塊、紅外成像模塊以及處理模塊,所述紅外相機與紫外相機的子午面互相平行;紅外相機采集的信號通過紅外成像模塊輸出,紫外相機采集的信號通過紫外成像模塊輸出;處理模塊根據(jù)紫外成像模塊與紅外成像模塊的輸出計算故障點與紫外相機、紅外相機入瞳的間距。

進一步的,所述處理模塊根據(jù)故障點與紫外相機、紅外相機入瞳的間距計算故障點紫外與紅外成像信號強度。

有益效果:本發(fā)明無需增加額外的測距設備,利用電力故障檢測裝置本身的紫外與紅外成像設備,標定并進行簡便的處理后即可實時被動獲取待測故障點相對觀測點的距離,極大地提升了電力故障檢測的效率,方便了后期對電力故障信號的定量分析。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖;

圖2是紫外相機與紅外相機入瞳的間距示意圖。

具體實施方式

下面通過一個最佳實施例并結合附圖對本技術方案進行詳細說明。

本發(fā)明利用電力故障檢測領域常用的紫外、紅外雙通道成像設備的紫外、紅外兩個相機同時拍攝,得到同一個故障點的左右兩幅圖像;在已知紫外與紅外相機光心之間基線長度與兩相機光軸方向的情況下,根據(jù)待測故障點在像面上的坐標以及攝像頭的焦距信息可求出待測故障點與兩相機光心的連線分別相對兩相機光軸的夾角,然后由三角函數(shù)關系便可求出待測故障點相對該電力故障檢測設備的實際距離。

如圖1所示,一種電力設備帶電檢測的雙目視覺測距方法,從故障點發(fā)出的紫外、紅外信號分別被紫外相機與紅外相機捕獲并成像,利用該故障點在兩相機中成像的點坐標即可得到故障點與電力故障檢測系統(tǒng)之間的距離,從而計算出該故障點發(fā)出光信號的實際強度。

令電力故障檢測系統(tǒng)點坐標為坐標原點,紫外相機與紅外相機子午面平行且間距為d,令紫外相機在紅外相機的右側。

具體包括如下步驟:

(1)對紅外相機與紫外相機進行標定校準,具體為:

(1.1)將紅外相機與紫外相機放置在角度旋轉臺上,將一束同時包含紅外與紫外信號的平行光入射到紅外相機與紫外相機,調(diào)節(jié)焦距成像后得到紫外圖像的信號中心坐標(i1,j1)與紅外圖像的信號中心坐標(k1,m1);

(1.2)水平轉動角度旋轉臺,得到一組新的紫外圖像的信號中心坐標(i2,j2)和紅外圖像的信號中心坐標(k2,m2);

(1.3)計算紫外像面的子午面與像面的交線的直線(經(jīng)過像面中心點且垂直水平轉動方向)方程:

其中,(x,y)為紫外模塊原始像面坐標;紫外相機與紅外相機的像面像素分辨率分別為(w紫外×h紫外)與(w紅外×h紅外),其中w為橫向總像素數(shù),h為縱向總像素數(shù);

(1.4)轉動角度旋轉臺,使得紫外圖像上成像的信號中心坐標落于紫外像面的子午面與像面的交線的直線上,記錄紅外圖像上的信號中心坐標(x0,y0);

(1.5)計算紅外像面的子午面與像面的交線的直線方程:

(x-x0)×(k2-k1)=(y-y0)×(m2-m1)

其中,(x,y)為紅外模塊原始像面坐標。

(2)確定紫外相機與紅外相機成像的信號點中心位置的成像坐標與各自相機子午面與像面的交線的直線的間隔像素數(shù)δx紫外與δx紅外,具體為:

本實施例中紫外相機在紅外相機右側,則δx紫外與δx紅外為:

其中(x紫外,y紫外)與(x紅外,y紅外)分別為電力故障信號在紫外成像模塊與紅外成像模塊所成圖像的點中心坐標。

然后,確定紅外相機與紫外相機中紅外相機子午面和紫外相機子午面的間距d,具體為:

在紅外相機與紫外相機前方距離l0處放置一紫外紅外點光源,轉動角度旋轉臺令紫外圖像上成像的信號中心坐標落于紫外像面的子午面方向直線上,記錄紅外圖像上的信號中心坐標(x1,y1),計算紅外相機成像的信號點中心位置的成像坐標與子午面與像面的交線的直線間距:

計算紫外相機與紅外相機子午面的間距d:

(3)計算故障點與紫外、紅外相機入瞳中心的連線與紫外、紅外相機的子午面的夾角α紫外與α紅外:

其中,紫外相機與紅外相機的焦距分別為f紫外和f紅外,像面的物理尺寸分別為(w紫外×h紫外)與(w紅外×h紅外)。

(4)如圖2所示,計算故障點與紫外相機、紅外相機入瞳的間距,即待測故障點相對電力故障檢測設備的實際距離:

其中i為相機接收到的信號總強度,單位為w,d為相機的入瞳直徑,i0為信號點發(fā)出信號的強度,單位為w/sr;此處電力故障檢測設備包括紫外相機、紅外相機,因此故障點與紫外相機入瞳的間距和故障點與紅外相機入瞳的間距紅外相機是一致的,均為故障點相對電力故障檢測設備的實際距離。

(5)由故障點與紫外相機、紅外相機入瞳的間距分別確定故障點紫外與紅外成像信號強度i0,i0單位為w/sr,具體的:

其中,i為相機接收到的信號總強度,單位為w,d為相機的入瞳直徑,l紅外為故障點與紫外相機、紅外相機入瞳的間距。

一種采用上述方法進行檢測的電力設備帶電檢測的雙目視覺測距裝置,包括紅外相機、紫外相機、紫外成像模塊、紅外成像模塊以及處理模塊,紅外相機與紫外相機的子午面互相平行;紅外相機采集的信號通過紅外成像模塊輸出,紫外相機采集的信號通過紫外成像模塊輸出;處理模塊根據(jù)紫外成像模塊與紅外成像模塊的輸出計算故障點與紫外相機、紅外相機入瞳的間距并確定故障點紫外與紅外成像信號強度。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。

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