本發(fā)明屬于圖像識(shí)別，具體涉及一種基于機(jī)器視覺的線路覆冰厚度監(jiān)測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著冰雪、霧霾、冰凍等惡劣氣候的頻繁發(fā)生，輸電線路覆冰積雪災(zāi)害表現(xiàn)出不可抗拒性、極強(qiáng)的隨機(jī)性和不可預(yù)見性，輸電線路作為電力輸送的重要渠道面臨著重大考驗(yàn)。輸電線路覆冰將會(huì)引發(fā)絕緣子閃絡(luò)、導(dǎo)線舞動(dòng)、斷線倒桿和電力通信中斷等多種嚴(yán)重事故，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，并會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。此外輸電線路發(fā)生嚴(yán)重覆冰狀況通常伴隨著大風(fēng)、暴雪等極端惡劣天氣條件，這將嚴(yán)重影響現(xiàn)有覆冰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)。

2、當(dāng)前的覆冰監(jiān)測(cè)包括兩種，一種是人工手持電子卡尺進(jìn)行測(cè)量，或者無人機(jī)搭載電子卡尺進(jìn)行測(cè)量。由于無人機(jī)飛行過程中的振動(dòng)和晃動(dòng)，氣流、風(fēng)力等外部因素的干擾，可能導(dǎo)致其飛行姿態(tài)發(fā)生變化，以及電子卡尺本身的測(cè)量誤差，都可能使得測(cè)量結(jié)果存在偏差，甚至可能無法獲取有效的測(cè)量數(shù)據(jù)。另一種是通過機(jī)器視覺進(jìn)行覆冰長(zhǎng)度的識(shí)別。由于覆冰本身的形狀、顏色和紋理等特性，在復(fù)雜多變的背景環(huán)境下，機(jī)器視覺可能難以準(zhǔn)確地將覆冰與背景分離，邊緣的識(shí)別可能變得模糊，特別是在光線條件不好的情況下，可能導(dǎo)致無法準(zhǔn)確地識(shí)別覆冰的長(zhǎng)度，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性會(huì)受到影響。

3、因此需要一種可以提高覆冰識(shí)別精度的監(jiān)測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于機(jī)器視覺的線路覆冰厚度監(jiān)測(cè)方法及裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，采用不同波長(zhǎng)的短波照射覆冰，增加覆冰的邊緣特征；并對(duì)不同波長(zhǎng)的圖像進(jìn)行融合，從而提升了圖像信息的利用率；并且無人機(jī)搭載參照物，計(jì)算簡(jiǎn)便，誤差小且精度高。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于機(jī)器視覺的線路覆冰厚度監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟：

3、步驟一：無人機(jī)搭載相機(jī)和短波燈起飛；

4、步驟二：無人機(jī)朝向目標(biāo)輸電線路飛行，相機(jī)和短波燈分別開始工作，短波燈具有波長(zhǎng)范圍在390-480nm內(nèi)、至少兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，至少兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)以不同角度交替照射目標(biāo)輸電線路的覆冰；

5、步驟三：參照物具有長(zhǎng)度和指向，參照物進(jìn)入相機(jī)視野以后，相機(jī)獲取覆冰在自然光下的圖像，記為t1，相機(jī)獲取覆冰在不同波長(zhǎng)的光信號(hào)下的圖像，記為tj，j為不小于2的正整數(shù)；

6、步驟四：以圖像t1為基準(zhǔn)，融合同一語境下覆冰在不同波長(zhǎng)的光信號(hào)下的圖像tj，獲得融合圖像；

7、步驟五：以參照物和覆冰的比例，計(jì)算覆冰的厚度。

8、上述的一種基于機(jī)器視覺的線路覆冰厚度監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：短波燈至少具有紫色的第一光信號(hào)和藍(lán)色的第二光信號(hào)，第一光信號(hào)的波長(zhǎng)是390nm～450nm，第二光信號(hào)的波長(zhǎng)是450nm～480nm。

9、上述的一種基于機(jī)器視覺的線路覆冰厚度監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：步驟四的具體方法為：

10、步驟401：計(jì)算d1，d1表示t1圖像中參照物的對(duì)角線長(zhǎng)度；計(jì)算di，di表示ti圖像中參照物的對(duì)角線長(zhǎng)度；計(jì)算θi，θi表示ti圖像中參照物與參照物指向的邊界線之間的角度θi；0≤i≤j，i為正整數(shù)；

11、步驟402：以d1長(zhǎng)度為基準(zhǔn)縮放di，以θ1角度為基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)θi，生成ti圖像的參照?qǐng)D像；

12、步驟403：計(jì)算融合權(quán)重：基于長(zhǎng)度di和波長(zhǎng)計(jì)算初始權(quán)重，對(duì)初始權(quán)重進(jìn)行歸一化，得到融合權(quán)重；

13、步驟404：基于融合權(quán)重和tj圖像的參照?qǐng)D像中的像素值計(jì)算融合像素，得到融合圖像。

14、上述的一種基于機(jī)器視覺的線路覆冰厚度監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：初始權(quán)重的計(jì)算公式為其中表示d1到dj的標(biāo)準(zhǔn)差，λi表示ti圖像在成像時(shí)的光信號(hào)波長(zhǎng)，k表示光信號(hào)常數(shù)。

15、本發(fā)明的一種基于機(jī)器視覺的線路覆冰厚度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：無人機(jī)、以及分別和無人機(jī)通信的無人機(jī)場(chǎng)和遙控器；

16、無人機(jī)的底部可拆卸連接有安裝板，安裝板的一側(cè)固定安裝有主控盒，主控盒內(nèi)設(shè)置有主處理器，主處理器和相機(jī)有線連接，主處理器通過無線圖像傳輸模塊與無人機(jī)場(chǎng)通信，主處理器與遙控器內(nèi)的從處理器通信連接，短波燈與主處理器之間連接有開關(guān)模塊，開關(guān)模塊接有電源模塊；

17、安裝板的另一側(cè)分別固定連接有相機(jī)安裝盒和短波燈安裝架，相機(jī)安裝盒與相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，短波燈安裝架與短波燈固定連接，短波燈安裝架與安裝板之間的角度可調(diào)節(jié)，還包括可進(jìn)入相機(jī)視角的參照物。

18、上述的一種基于機(jī)器視覺的線路覆冰厚度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：短波燈的外壁分別與固定桿的一端和移動(dòng)桿的一端固定連接，固定桿的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)地套接于安裝板的通孔內(nèi)，移動(dòng)桿另一端可沿軌道移動(dòng)，軌道開設(shè)在安裝板和主控盒的底面上；固定桿的桿身和移動(dòng)桿的桿身通過連接桿固定連接。

19、上述的一種基于機(jī)器視覺的線路覆冰厚度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：移動(dòng)桿的另一端與第一齒條的一端通過鏈條固定連接，第一齒條與第一齒輪嚙合，第一齒輪套接在第一電機(jī)的輸出軸上，第一電機(jī)與主處理器之間接有第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

20、上述的一種基于機(jī)器視覺的線路覆冰厚度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：相機(jī)安裝盒內(nèi)設(shè)置有第二電機(jī)，主處理器與第二電機(jī)之間安裝有第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，第二電機(jī)包括伸出相機(jī)安裝盒的第一動(dòng)力輸出軸和第二動(dòng)力輸出軸，第一動(dòng)力輸出軸上套設(shè)有第一主動(dòng)齒輪，第一主動(dòng)齒輪與第一弧形齒條嚙合，第一弧形齒條設(shè)置在第一掛耳的空腔內(nèi)，第一掛耳與相機(jī)的外殼固定連接；第二動(dòng)力輸出軸上套設(shè)有第二主動(dòng)齒輪，第二主動(dòng)齒輪與第二弧形齒條嚙合，第二弧形齒條設(shè)置在第二掛耳的空腔內(nèi)，第二掛耳與相機(jī)的外殼固定連接。

21、上述的一種基于機(jī)器視覺的線路覆冰厚度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：參照物為設(shè)置在相機(jī)鏡頭上的透明刻度條。

22、上述的一種基于機(jī)器視覺的線路覆冰厚度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：參照物為設(shè)置在相機(jī)前方的設(shè)置有刻度線的刻度桿，刻度桿連接在電動(dòng)升降桿的一端，電動(dòng)升降桿的另一端穿過安裝板后伸入主控盒。

23、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

24、1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)及使用操作方便。

25、2、本發(fā)明采用不同波長(zhǎng)的短波照射覆冰，增加覆冰的邊緣特征，避免覆冰邊緣模糊，提高覆冰識(shí)別效率。

26、2、本發(fā)明采用不同波長(zhǎng)的短波照射覆冰，并對(duì)不同波長(zhǎng)的圖像進(jìn)行融合，通過整合來自不同色彩、不同視角的多幅圖像，最大限度地提取各自信道中的有利信息，使得融合后的圖像含有更豐富的信息，從而提升了圖像信息的利用率。

27、3、本發(fā)明搭載參照物，由于參照物已知長(zhǎng)度確定，因此采用簡(jiǎn)單的比例算法，就可以計(jì)算得到覆冰厚度，計(jì)算簡(jiǎn)便，誤差小且精度高，使用效果好。

28、綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，采用不同波長(zhǎng)的短波照射覆冰，增加覆冰的邊緣特征；并對(duì)不同波長(zhǎng)的圖像進(jìn)行融合，從而提升了圖像信息的利用率；并且無人機(jī)搭載參照物，計(jì)算簡(jiǎn)便，誤差小且精度高。

29、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。