无人机输电线路巡检可见光拍摄方法研究
无人机巡检中输电线路图像采集的研究 梁湛原
无人机巡检中输电线路图像采集的研究梁湛原发表时间：2017-02-22T15:24:51.453Z 来源：《基层建设》2016年25期作者：梁湛原[导读] 摘要：输电线路是电力系统的重要组成部分，输电线路巡检管理是有效保证输电线路及其设备安全的一项基础工作。
广东威恒电力技术开发有限公司广东佛山 528000 摘要：输电线路是电力系统的重要组成部分，输电线路巡检管理是有效保证输电线路及其设备安全的一项基础工作。
文章介绍了基于无人机技术巡检方式的典型缺陷，工作原理及图像采集方法，通过相关工程实例以及绝缘子提取算法验证了其先进性和应用的必然性，为进一步改善输电线路巡检工作，提升无人机的实际应用效果提供参考借鉴。
关键词：输电线路；运行与维护；巡检；无人机 0 引言电能已经成为现代化生产的主要动力，作为基础性公用事业，随着人民生活水平的不断提高，已显示出举足轻重的作用，供电中断将产生严重的后果。
输电线路作为电网的重要环节，具有点多、面广、线长，长期暴露在野外的特点，极易遭受各种外力的损害。
另外，随着社会经济的快速发展，城乡一体化速度加快，城市规模不断扩大，同时电网建设也在飞速发展，更多变化给输电线路运行维护带来了很多问题。
电力线路巡检是为了经常掌握线路的运行状况，及时发现设备缺陷和威胁线路安全运行的异常情况，并为线路检修提供依据。
其中，小型旋翼无人机具有操控要求低、灵活易用、性价比高等优点，在近几年已逐渐推广至线路运维基层班组。
但目前巡检过程中还存在一些问题，如现场作业过程中拍照点位置、角度、数量、照片命名规范等各运维班组存在较大的差异性，影响巡检工作人员对缺陷的判断和分析。
下面，文章将结合笔者的工作实践以及思考，就无人机在输电线路运维检修工作运用中的缺陷，工作方式方法及其合理性做一定的总结分析。
1 典型缺陷无人机巡检技术的运用，能够很好的完成电力巡检和建设规划任务，自然能得到电力企业的认可及大规模应用。
输电线路无人机巡检技术应用现状及相关问题探讨①
输电线路无人机巡检技术应用现状及相关问题探讨①输电线路无人机巡检技术是指利用无人机对输电线路进行巡检和检修的技术。
随着无人机技术的发展和应用，无人机巡检技术在输电线路巡检中发挥着重要的作用。
本文将对输电线路无人机巡检技术的应用现状进行探讨，并分析相关技术应用中存在的问题。
目前，输电线路无人机巡检技术已经在国内外得到广泛应用。
主要包括以下几个方面：无人机可以利用高清摄像技术对输电线路进行全方位的巡检。
通过搭载高清摄像设备，无人机可以实现对输电线路的高清拍摄和录像，实时地传输图像和信息。
这样一来，可以大大提高巡检效率，减少巡检时间。
无人机可以利用红外热像仪技术对输电线路进行红外巡检。
红外热像仪可以检测输电线路的温度变化，通过图像显示出来。
这样一来，无人机可以通过红外巡检技术检测出输电线路潜在的故障点，提前进行维修和更换，避免了故障的发生。
无人机还可以利用无线通信技术和云计算技术对输电线路巡检数据进行实时上传和处理。
通过无线通信技术，无人机可以将巡检过程中采集到的数据实时上传到云端进行处理和分析。
这样一来，可以实现对巡检数据的实时监控和分析，及时发现和解决问题。
在输电线路无人机巡检技术的应用中还存在一些问题需要解决。
无人机巡检技术需要解决无人机避障和自主导航的问题。
目前，无人机巡检技术还存在一些避障和自主导航方面的问题。
在复杂的地形和天气条件下，无人机可能遇到障碍物，无法正常巡检。
需要加强对无人机的避障和自主导航技术的研究和应用。
无人机巡检技术需要解决无人机的续航能力和飞行稳定性的问题。
目前，无人机的续航能力和飞行稳定性还存在一定的局限性。
在巡检过程中，无人机可能需要多次起降和更换电池，影响巡检的效率和连续性。
飞行过程中可能出现飞行不稳定等问题，进一步影响了巡检的准确性和安全性。
无人机巡检技术需要解决与地面人员的协同问题。
无人机巡检技术需要地面人员对巡检数据进行监控和管理。
目前，无人机巡检技术还没有很好地解决与地面人员的协同问题，导致巡检过程无法及时响应和处理问题。
基于无人机的电力线路巡检技术的原理与操作方法
基于无人机的电力线路巡检技术的原理与操作方法随着科技的不断发展，无人机逐渐成为电力线路巡检领域的利器。
相较于传统的巡检方式，无人机具有飞行灵活、成本低廉、数据获取迅速等优点，大大提高了电力线路的巡检效率和安全性。
本文将介绍基于无人机的电力线路巡检技术的原理与操作方法，希望能够为读者理解和掌握这一先进技术提供帮助。
一、原理基于无人机的电力线路巡检技术主要基于无人机航拍技术和图像识别技术。
具体而言，无人机通过搭载高清相机、红外相机等设备，对电力线路进行全方位的拍摄，获取线路的图像、温度等信息。
而后，通过图像识别技术对拍摄得到的影像数据进行处理和分析，识别出线路中可能存在的异常情况，如松动的连接器、裸露的导线等。
这一过程既减轻了工作人员的工作量，又保证了巡检结果的准确性。
二、操作方法基于无人机的电力线路巡检技术需要严格按照操作规程进行。
一般来说，操作方法可以分为准备工作、飞行任务和数据处理三个步骤。
1. 准备工作在进行无人机电力线路巡检任务前，需要先进行一系列的准备工作。
首先，需要对无人机进行检查和保养，确保其各个部件的正常运转。
其次，需要对巡检路线进行绘制和规划，确定巡检的起始点和终止点，并注意避开可能存在的障碍物。
同时，也需要进行天气预报，确保巡检时的天气条件是否符合安全要求。
2. 飞行任务在进行飞行任务时，首先需要将无人机与地面站进行连接，确保通信的顺畅。
接着，根据预先设置的巡检路线，使无人机起飞并进入巡航模式。
在飞行过程中，需要保持与无人机的通信并监控其飞行状态。
同时，还需要注意飞行高度、飞行速度等参数的控制，以便确保拍摄的画面清晰而准确。
此外，在巡航过程中，应特别关注电力线路的各个部位，如塔杆、导线等，保证巡检的全面性。
3. 数据处理完成飞行任务后，需要对拍摄得到的数据进行处理和分析。
首先，需要将无人机上搭载的存储设备与地面站连接，将拍摄的影像数据传输到地面站上。
随后，可以利用图像识别技术对影像数据进行处理，自动识别出任何异常情况。
无人机输电线路巡检技术研究
无人机输电线路巡检技术研究摘要:在我国经济快速发展的时代，由于电器的使用量不断攀升，用电规模也逐渐加大，所以，电力系统的运行稳定是非常重要的。
在输电线路的使用过程中，如果出现故障，仍然以人工检验为主，这给输电线路的质量维护带来了很大的困难。
不仅局限性较大，同时还给维修员工造成很大的安全隐患，在我国输电线路使用量直线上涨的情况下，维修工人对电力线路的维护已经不足以满足目前电力市场对电力线路输出快速增长的需求了。
所以，未来电力线路发展趋势是通过无人机来检验检查，目前，电力行业也正在逐步向这方面靠拢。
本文对无人机巡检技术的检测系统组成以及应用做出详细分析和解答，希望能对本行业的从业者提供技术支持。
关键词:无人机巡检；输电线路；精细化巡检0引言输电线路运营的工作中已经投入了大量的资金，电力输电线路的运行安全与所处环境有很大关系，许多主干网都设立在荒漠中，或者是人迹罕至的山区，这样就可以避免人为破坏。
但是，这给电力巡检带来了较大的困扰，首先会由于山路崎岖，不容易到达指定地点，其次需要爬高，劳动强度较大，更因为数字化程度较低，所以不能实现通过更加科学的方法检测，必须是人工爬高对电力线路进行维修检测，因此，如今电网结构日渐复杂的情况下，许多缺点越来越突出。
所以，在日常对输电线路运营的检测应当更新巡检模式，同时建立自动化运用效果，实现智能遥控，这样就可以避免人为爬高，对检测员的人身造成危险。
通过无人机可以截取更多影像资料，所以，如果输电线路的塔杆的顶端出现故障，可以通过无人机进行勘探。
无人机技术采用的是航拍电子巡检的新技术，目前该技术正从实验阶段慢慢转向实用阶段。
所以，这种应用模式与传统的巡检模式相比，更提升了效率，而且由于强度低，所以可以在线路带电情况下勘测，减少了意外的发生，保障了作业人员的用电安全。
1无人机巡检系统组成电力无人机的系统由三大系统组成，分别是飞行控制系统、动力源系统以及采集数据的数据集成系统组成。
如何使用无人机进行输电线路巡检
如何使用无人机进行输电线路巡检无人机并不是一个陌生的概念，在近年来，它已经广泛应用于各个领域。
其中，无人机在输电线路巡检方面具有独特的优势。
如何使用无人机进行输电线路巡检，成为越来越多电力公司和维护人员关注的问题。
本文将从无人机的应用范围、巡检流程、技术挑战和前景四个方面进行论述，介绍如何使用无人机进行输电线路巡检。
一、无人机在输电线路巡检方面的应用范围无人机具有机动灵活、高效便捷的特点，可以在困难地形中自由飞行，并且可以搭载各种传感器和设备。
因此，无人机在输电线路巡检过程中能够发挥重要作用。
无人机可以用来检查输电线路的杆塔和电缆的完整性，发现潜在的故障隐患，并对输电线路进行定位和测量。
此外，无人机还可以通过红外热像仪检测输电线路上的温度异常，以及通过高分辨率相机记录线路的照片和视频。
综上所述，无人机在输电线路巡检中的应用范围非常广泛。
二、无人机输电线路巡检的流程无人机输电线路巡检的流程大致可以分为四个步骤：计划、准备、执行和分析。
首先是计划阶段。
在这个阶段，需要明确巡检的目标和范围，确定巡检的区域和时间，同时需要考虑天气和环境因素。
此外，还需要准备必要的许可文件和保险。
在这个阶段，还可以使用地图软件和无人机模拟器进行飞行路线的规划和模拟。
接下来是准备阶段。
在这个阶段，需要检查和维护无人机设备，确保它处于良好的工作状态。
此外，还需要准备相关的传感器和设备，如高分辨率相机和红外热像仪。
同时，还需要进行飞行员的培训和训练，确保其熟悉无人机的飞行操作和相应的规定。
然后是执行阶段。
在这个阶段，无人机将根据事先制定的飞行路线进行巡检任务。
它可以飞行在输电线路的上空，用相机拍摄照片和视频，同时利用红外热像仪进行温度检测。
无人机还可以搭载激光雷达等传感器来进行线路的测量和定位。
在这个阶段，需要飞行员根据地面的监控和指导进行飞行操作。
最后是分析阶段。
在这个阶段，需要分析和处理无人机所获取的数据，包括照片、视频、温度和测量数据等。
分析无人机巡检输电线路技术及应用实践
分析无人机巡检输电线路技术及应用实践无人机巡检输电线路技术是一种新型的输电线路检测技术，主要用于输电线路的巡检、维护和故障诊断等工作。
该技术采用无人机对输电线路进行巡视，通过高清摄像头、红外测温仪、超声波检测仪以及激光雷达等传感器对输电线路的状态进行实时监测，实现对输电线路的全面覆盖和高效检测。
该技术具有操作简便、快速高效、节省人力和物力等诸多优势，被广泛应用于电力行业。
1.巡检任务执行无人机巡检输电线路技术可用于输电线路的巡检任务，无需人工干预，可以进行全天候不间断的巡检，不受时间和地点的限制。
通过高清摄像头和红外测温仪等设备对输电线路进行监测，可以实时记录输电线路的状态、异常情况和故障信息，为后续的故障诊断和维护提供重要依据。
2.热点检测无人机巡检输电线路技术可通过搭载红外摄像头，对输电线路的热点进行监测。
在输电线路发生负载过大、接触不良、绝缘损坏等故障时，会产生局部高温现象，这些高温部位被称为热点。
通过对输电线路进行热点检测，可及时发现和解决潜在的安全隐患，减少故障的发生。
3.遥感检测无人机巡检输电线路技术的另一种常见应用形式是遥感检测。
通过搭载激光雷达等设备，对输电线路的状态进行三维建模和遥感检测，可以定量评估输电线路的状态、适时修复线路危险点。
这种应用方式具有灵活、高效、准确等特点，被广泛应用于输电线路的定向治理和风险评估工作。
无人机巡检输电线路技术是一项创新性、实用性强的技术，有望在电力行业中得到广泛推广和应用。
但要想充分发挥这项技术的作用，还需要借助更好的技术手段和配套措施，如数据分析、智能算法、综合管理平台等工具，进一步提高技术的效能和管理的能力。
分析无人机巡检输电线路技术及应用实践
分析无人机巡检输电线路技术及应用实践无人机巡检技术是利用无人机进行输电线路巡检的一种新技术，它利用无人机的高空飞行能力和携带摄像头设备的优势，可以高效地对输电线路进行巡检，大大提高巡检效率，并减轻了人工巡检的难度和风险。
本文将对无人机巡检输电线路技术及其应用实践进行分析，以期对该技术有一个更全面的了解。
一、无人机巡检输电线路技术概述无人机技术在输电线路巡检中的应用是利用无人机搭载各类传感器设备，对输电线路进行航拍及监测。
其主要技术包括无人机的操控系统、航拍摄像头设备、数据传输和分析技术等。
无人机可以在高空中自由飞行，通过携带的摄像头设备进行航拍，将航拍的图像和视频实时传输到地面控制中心，并通过专业的软件进行数据分析和处理。
利用无人机进行输电线路巡检技术的优势主要体现在以下几个方面：1. 提高巡检效率：无人机可以快速高效地对输电线路进行巡检，大大缩短了巡检时间，提高了巡检效率。
2. 减轻巡检难度：传统的输电线路巡检需要人员登高，工作环境较为恶劣，而无人机巡检可以避免这些问题，减轻了巡检人员的工作强度和风险。
3. 提高数据精度：无人机携带的摄像头设备可以对输电线路进行高清航拍，提供高精度的巡检数据，相比人工巡检更为准确和全面。
4. 数据分析与综合利用：无人机巡检获取的数据可以通过专业的软件进行分析和处理，为输电线路的运行和维护提供更科学的依据。
无人机巡检输电线路技术在国内已有一定的应用实践经验，各个电力企业和科研单位都在积极探索该技术在输电线路巡检中的应用。
下面将通过具体案例分析无人机巡检输电线路技术在实践中的应用情况。
1. 国家电网公司无人机巡检项目作为国内电力行业的领军企业，国家电网公司一直在积极探索新技术在输电线路巡检中的应用。
该公司利用无人机进行输电线路巡检已有多年的经验，并在全国范围内推广应用。
通过无人机巡检技术，国家电网公司可以快速地对输电线路进行全方位的巡检，及时发现线路存在的问题，并采取相应的维护措施，保证了输电线路的安全运行。
基于无人机低空摄影技术的电力输电线路巡检方法
Telecom Power Technology电力技术应用 2023年11月25日第40卷第22期89 Telecom Power TechnologyNov. 25, 2023, Vol.40 No.22张 帆：基于无人机低空摄影技术的电力输电线路巡检方法机飞行中的斜射数据，需要控制无人机拍摄时的距地距离，在此过程中可以采用控制导航的方式控制航摄高度，计算公式为 SD 1OVa G F 2n D t ×= （1）式中：D 表示无人机的航摄高度；G SD 表示拍摄图像的长边数量；n 1表示水平镜头视角；t a 表示相对高度比例；F OV 表示二次接口开发函数。
根据上述方式，得到在固定航线条件下的垂直航摄距离D 。
在已知D 的前提下，无人机的导航高度为 H =D sin ν （2）式中：H 表示无人机的导航高度；sin ν表示导航倾斜角 度。
无人机起飞时坡度角的计算公式为 2H αθπ=+ （3）式中：α表示无人机起飞时的坡度角；θ表示相机主光轴与地面水平方向的坡度角。
按照上述方式，完成无人机低空摄影巡检参数的设计。
2 电力线特征图像滤波处理与检测识别在上述内容的基础上，按照设计的无人机低空摄影巡检参数进行无人机作业中的相关图像获取。
完成图像的采集后，考虑到此部分图像属于原始图像，其中会携带大量的噪声或受外界因素的影响，出现拍摄图像的异常[4]。
电力线特征图像的滤波处理表示为 c rc r2g g r g g α−=− （4）式中：r 表示电力线特征图像的滤波处理；g c 表示携带噪声与其他干扰因素的原始图像；g r 表示剥离出的图像噪声。
完成上述处理后，采用二维矢量法，从形态学角度进行电力线特征的检测识别。
在此过程中，直接使用矢量算法扫描完成处理后图像中的关键信息，同时跟踪图像中的矢量。
对于跟踪得到的数据，使用栅格影像坐标系进行记录，当跟踪得到完成的电力线路特征点坐标时，即可认为完成电力线特征图像的滤波处理与检测识别。
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无人机输电线路巡检可见光拍摄方法研究
作者：周辉
来源：《中国新技术新产品》2015年第18期
摘要：本文主要从计算机视觉技术及人工操作两方面阐述了可见光下无人机电力巡检拍摄方法。
其中计算机视觉技术采用Cam-shift算法并去除复杂光照影响，人工方法提出一种伪像距概念，通过伪像距来获取无人机与输电线路的距离信息。
关键词：无人机电力巡检；可见光；Cam-shift；伪相距
中图分类号：TM755 文献标识码：A
1 引言
近年来，无人机在输电线路巡检中得到了逐步应用，并在2015年得到了大规模推广，在一定程度上弥补了传统人工巡检的不足，特别是在环境复杂地区和对输电线路本体精细化巡检中显示出来不可比拟的优势。
而在无人机巡检过程中，获得高质量的拍摄效果一直是线路运维人员努力的方向。
本文主要从技术和人工两个方面研究多在可见光下多旋翼无人机电力巡检拍摄技术。
2 计算机视觉技术在电力巡检无人机中的研究
2.1 目标跟踪技术
该技术即在无人机电力巡检中采用视频跟踪技术对特定的电力目标（绝缘子等）进行跟踪定位，实现自动导航。
首先在分析数字图像预处理方法的基础上，采用色彩空间的转换、图像灰度化、对比度增强和图像去噪等方式对绝缘子图像进行预处理；然后在HSV色彩空间提取H分量，并作出其直方图；最后在Cam-shift算法的基础上，使用颜色特征和角点特征相融合的方式，改进均值漂移的反向投影图，使用均值漂移的思想预测绝缘子在视频序列下一帧图像中的位置，将全局搜索问题转化为局部搜索问题，提高处理的速度和跟踪的实时性。
2.2 克服复杂光照影响
为提高跟踪准确性，需研究复杂光照对目标跟踪的影响。
对目标绝缘子和输电线的识别必须要经过的一步是从复杂的背景及各种光照下找出目标物，这是图像处理的的难点。
此部分研究内容是找出目标物和背景特征之间的不同，然后进行背景剔除，找到目标物，而对于光照的影响，不同光照条件下，背景和目标物将出现不同的特征，研究光照影响的目的是找出在不同光照条件下，目标物的特征会不会做太大的改变，这样才能有效的分割出目标物。
在对绝缘子及输电线路识别过程中，克服环境光照及复杂背景影响的方法有很多，主要可分为颜色恒常性方法和提取光照不变量方法两大类。
（1）颜色常恒温方法基于人类视觉系统（Human visual system，HVS）的颜色恒常性而来。
基于这一思维理论，人们提出了许多不同的颜色恒常性算法，其中最经典的当属20世纪60年代提出的Retinex算法，该算法经过几十年的发展，已经衍生出许多改进算法，在此具体说明一个Retinex算法及改进：
首先将待处理的图像看成是由反射光分量和入射光分量两部分的乘积，其中反射分量对应于图像的本来面貌，入射分量对应于图像中的干扰部分。
然后采用某种途径估算出入射分量，并从待增强图像中除去入射分量，得到反射分量部分，还原图像的本来面貌，实现对图像的增强。
具体到某一图像s，主要由照射分量e和反射分量r构成，得到公式：s=e×r（其中，e表示入射光，r表示物体的反射性质，s是反射光，是被观察者或照相机接受到的我们看到的彩色图像）。
在此，我们需要从图像s中获得物体的反射分量r，即消除入射分量e，获得物体的本来面貌。
为简化计算，对上式取对数得：S=E+R，（S=log（s），E=log（e）， R=log （r）），得到对数等式后，，可用单尺度Retinex算法，通过高斯滤波来估算消除入入射分量E，也可用多尺度Retinex算法，对目标图像按照度划分低对比度区域、德弗里斯区域、韦伯区域和饱和区域四个区域，建立对数图像处理（LIP）模型，再把根据各个子图的照度特性运用不同的尺度参数进行Retinex处理。
（2）光照不变特征提取方法通过提取与光照无关且能够反映物体表面反射纹理属性的特征来作为依据。
纹理作为图像分析中很重要的一种特征，不同于颜色和边缘等图像特征，其自身具有很强的抗光照突变特性和局部序列性等良好属性。
常见的不变特征提取算法有局部二元模式（Local binary Pattern，LBP）算法。
该算法通过刻画图像中每个像素与领域内其它像素点的灰度差异来描述图像的纹理结构，具有一定的光照鲁棒性。
在该算法中，引入一个局部纹理描述算子LBP，该算子计算简单、对光照变化不敏感且能较好表达纹理特征。
最初，一般在图像定义一个3×3的窗口，以窗口中心点，对相邻点的灰度值与中心点灰度值之差和阈值比较作二值化处理，大于等于阈值的为1，反之为0，如下所示：
（1）
然后根据顺时针方向将这些值进行加权求和，得到该窗口的LBP编码值。
如图1所示。
最后将该二进制数串转换为十进制数值，作为纹理单元的LBP值，由于LBP值主要参考了周围子块相对中心子块的梯度，因此充分描述了纹理空间特征，同时保留了纹理的形状和走向。
可见，采用此种方法能够在一定程度上减少光照及复杂背景对定位目标识别的影响。
3 可见光模式下手动操控无人机的方法研究
除开展标准化作业确保可见光拍摄效果以外，在无人机电力巡检中另一个难点就是准确获取无人机和铁塔等目标的距离，即深度信息。
帮助操控手准确判断目标，提高巡检安全性和准确性。
关键在于获取绝缘子等目标在地面站图像中的深度信息。
在此，作者提出一种伪相距概念，如图2所示。
基于伪像距的测距方法具体步骤分为伪像距测定过程以及测距过程，主要根据显示器接收影像尺寸来计算相机镜头与目标物之间的距离。
其原理是根据相机成像原理，假设存在一个类似相机像距的常量m，与无线传输后的接收显示器上影像大小S、目标尺寸L以及物距d存在对应关系，得到伪像距的计算公式为m=L×d/S，那么在伪像距已知的情况下，相机镜头与目标物之间的距离d=S×m/L。
伪像距测定步骤如下：
（1）调整相机焦距后并固定相机焦距f不变；
（2）确定目标尺寸S；
（3）确定物距d；
（4）测量视频无线传输接收显示器上目标影像尺寸L（此步骤可以采用实际的长度工具进行物理测量，也可以通过图像识别的方法计算图像中目标物影像的像素尺寸）；
（5）根据公式：物距=目标尺寸×像距/影像尺寸，计算伪像距mi；
（6）重复步骤（2）至步骤（5）多次，求伪像距的加权平均值m。
结语
综上所述，本文主要从图像视频跟踪技术和人工操作两方面研究无人机输电线路巡检可见光拍摄，给出了两种模式下可行的操作方法。
未来，随着无人机在电力巡检中的不断深入应用，必将向着自主避障、导航、高清传输、缺陷智能识别等方向发展，即针对电力行业特种化发展。
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