采用图像摄影的输电线路弧垂测量方法_陈斯雅

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[3]采用图像处理技术的输电线路导线弧垂测量_黄新波

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基于部分线段图像识别的悬链线弧垂实测方法

基于部分线段图像识别的悬链线弧垂实测方法输电导线弧垂是导线运行的重要参数，影响电网的安全稳定运行。

由于输电线路跨越范围广，线路走廊状况复杂，传统的运行输电线弧垂测量方法操作复杂，误差较大，为此，该文提出一种基于部分线段图像识别的弧垂计算方法，该方法只需用高清相机拍摄部分线段并测定导线的档距等简单数据，然后采用中值滤波和Canny边缘检测算子进行图像预处理；再以悬链线模型为基础提取部分段曲线的独立状态参数，最后还原完整的悬链曲线并计算其弧垂。

通过两端等高悬链线及两端不等高悬链线的实测试验，结果表明，该方法既能克服运行线路弧垂测量条件的困难，又能满足工程的精度要求。

标签：悬链线模型；弧垂测量；图像识别；Matlab仿真引言输电线路弧垂是线路设计和运行维护的主要指标之一，弧垂过小，架空线的拉应力就大，杆塔荷载增大，安全系数减小，严重时可能发生断线、倒塔和掉串等事故；弧垂过大，架空线对地及交叉跨越物的安全距离不足，风摆、舞动和跳跃会造成线路停电事故的风险就随之增加[1]。

因此，运行线路的日常巡检中需要对弧垂进行实时监测，将弧垂控制在规程要求的范围内以保证线路和被跨越设备的安全。

传统的导线弧垂实测计算方法主要有角度法、驰度板观测法和中点高度法[2-4]等，这些方法均存在测量难度大、实时性差，或者误差较大的问题。

随着现代测量技术的不断发展和各类先进工程测量仪器的开发，基于先进的测量仪器和计算平台（包括计算机算法[5]、图像识别技术[6-7]、光纤光栅应变传感器[8]、LabVIEW平台[9]、J2ME技术[10]以及电场逆运算原理[11]等）的弧垂测量新方法应运而生。

利用图像处理技术进行弧垂计算有全景拼接数码照片[12]和计算机视觉原理标定线路坐标值[13]等方式。

其中，全景拼接技术在实际操作中，容易出现拼接失真而带来较大的计算误差；利用计算机视觉原理计算弧垂时需要标定线路坐标值，在地形环境复杂的地区难以进行准确标定坐标值，甚至是无法完成的。

基于双向近景摄影方式的输电线路弧长及弧垂的测量开题报告

基于双向近景摄影方式的输电线路弧长及弧垂的测量开题报告一、选题依据现代电力系统是国民经济发展的重要支撑，而输电线路是电力系统中至关重要的组成部分，其安全稳定运行意义重大。

因此，对输电线路进行精确实时的监测和测量以及信息采集和传输具有非常重要的现实意义。

传统的输电线路监测方式主要采用人工巡视或飞行器拍照等方式，工作量大、效率低、精度不高以及安全风险较高，难以应对复杂多变的环境要求。

近年来，随着电子科技和计算机技术的发展，双向近景摄影技术被应用于输电线路的弧长及弧垂测量中，其优势是安全、高效、准确等优点。

因此，本课题选取基于双向近景摄影方式的输电线路弧长及弧垂的测量作为研究内容，旨在提高测量效率和精度，提高输电线路的安全稳定运行水平。

二、研究目的本研究旨在探究基于双向近景摄影方式的输电线路弧长及弧垂的测量方法，完成以下目标：1.分析传统输电线路测量方法的不足，了解基于双向近景摄影方式的测量技术基础；2.研究如何采用数学方法和计算机技术，对双向近景图像进行处理，获得输电线路弧长及弧垂的准确测量结果；3.开发能够实现双向近景图像采集、处理和输出测量结果的软件系统；4.通过实验和实际应用验证所提出的基于双向近景摄影方式的输电线路弧长及弧垂的测量方法的准确性和可行性。

三、研究内容本研究的主要内容是探究基于双向近景摄影方式的输电线路弧长及弧垂的测量方法，具体研究内容包括：1.调研和分析线路测量的现状和发展趋势，查阅相关技术资料和文献，研究双向近景摄影方式的基础原理和应用前景。

2.探究双向近景摄影方式的输电线路弧长及弧垂的测量方法，将所得到的图像进行校正和配准，进行三维坐标系转换和轮廓提取、拟合。

3.基于计算机视觉和图像处理技术，在处理过程中应用数学算法与数学模型，采用Python和Matlab等编程软件进行开发。

4.进行实验和应用测试，将测量结果与实际线路进行比对，评估测量方法的可行性和准确性。

四、研究意义本研究的实施，具有以下重要意义：1.提高输电线路监测和测量的效率与精度，减少人工巡线和飞行器拍照的使用，降低成本，节省资源。

基于局部摄影的单目视觉输电线路弧垂测量

基于局部摄影的单目视觉输电线路弧垂测量
胡冠华;孙成会;申立群;胡涛
【期刊名称】《光学精密工程》
【年(卷),期】2024(32)8
【摘要】定期监测输电线路中导线弧垂的大小对输电线路的稳定运行有重要意义。

传统的弧垂测量方法操作复杂且耗时较长,应用单目视觉获取完整导线图像是一种
便捷的弧垂测量方法,但是当输电线路的档距过大时,相机受视场角和分辨率的限制,无法拍摄完整的导线,难以测量弧垂。

针对上述问题,设计了一种便捷可用的局部摄影测量方法,将IMU中的加速度计传感器与高分辨率工业单目相机结合,在已知少量输电线路参数的条件下,只需拍摄待测导线的左侧部分即可。

获得单幅导线图像后,引入语义分割技术提取图像中的导线,以摄影测量模型为基础将导线的实际点与对
应成像点建立联系,以此建立非线性方程组,经非线性求解恢复导线的三维形状,进而计算导线弧垂。

弧垂的测量相对误差可以控制在5%以内,满足实际应用需求。

【总页数】11页(P1175-1185)
【作者】胡冠华;孙成会;申立群;胡涛
【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院;哈尔滨工业大学仪器科学与工程学
院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.41
【相关文献】
1.基于倾角的输电线路弧垂对地高度测量方法
2.基于Android移动平台的输电线路弧垂测量技术研究
3.基于java实现的输电线路弧垂测量策略
4.基于无人机倾斜摄影技术的架空输电线路导地线弧垂测量系统研究
5.城市通信管道的规划设计探讨
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一种基于输电线图像特征点的弧锤测量方法[发明专利]

专利名称：一种基于输电线图像特征点的弧锤测量方法专利类型：发明专利
发明人：杜建超,王雪,肖嵩,周一廷,刘渊峰,黄锦波
申请号：CN201810695789.5
申请日：20180629
公开号：CN108805890A
公开日：
20181113
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于输电线图像特征点的弧锤测量方法。

其步骤为：(1)获取两幅输电线图像；(2)图像预处理；(3)提取特征点；(4)转换特征点坐标系；(5)坐标点曲线拟合；(6)计算输电线曲线弧锤值；(7)监测输电线的运行状态；本发明从无人机巡检采集的输电线图像提取的特征点，克服了需要在每个测量现场安装红外相机，特别无法进行人工作业的情况下无法对弧锤的测量的问题，然后对提取的特征点进行特征点坐标转换，空间曲线拟合，克服了以水平悬链线模型为前提，不是直接建立曲线模型，造成弧锤测量的精确低的不足。

本发明适用于在电网运行状态下进行弧锤测量，具有适用性强，测量精确度高优点。

申请人：西安电子科技大学
地址：710071 陕西省西安市雁塔区太白南路2号
国籍：CN
代理机构：陕西电子工业专利中心
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Shang hai 200240 , China ;2 .Elect ric P ow er Ro bo tic Teቤተ መጻሕፍቲ ባይዱhnolo gy L abo rato ry o f Stat e Grid Co rpo ratio n , Jinan 250101 , China)
Abstract:A ccura te calculation of the distance betw een sag o f t ransmissio n line and g ro und is especially impor ta nt . We propo sed a method to calcula te the sag o f the transmission line by photo gr am met ric technology , w hich could accurately locate the sag o f the tr ansmissio n line accor ding to process the imag es sent from the da ta acquisition sy stem on a U A V .Smoo th filtering , edg e detection and tracking bo undary w ere mainly used to pro ce ss the photo s fro m wo rk field and to identify the features of the sag .T hen, the actual coo rdinates of the image rela ted to the features co uld be calcula ted by the method o f coo rdinate transfo rmation and the stereo imag e to fo rw ard inte rsection in pho tog raphing measurement technique .F inally , the accura te data of the distance between the sag o f the transmissio n line and the gr ound we re go t .The mean err or o f the new method to calcula te the sag of the transmission line wa s about 1 .3 % and the maximal err or w as 2.8% in co mpa riso n with the results o f lase r distance measuring instr ument .Field test results sho w that this way is fast and accurate , has strong anti-noise ability , and meets the requirements o f a pplication in w ork fie ld . Key words:tr ansmissio n line ;unmanned aerial vehicle line wa lking ;aerial pho tog raphy ;sag ;image processing ; pho to g rammetric;edg e detectio n;fo rwa rd inte rsection
文献标志码 :A
文章编号 :1003-6520(2011)04-0904-06
Application of Digital Image Processing and Photogrammetric Technology to Sag Measuring Method
CH EN Si-y a1 , WA N G Bin-hai2 , SH EN G G e-hao1 , WA NG Wen1 , JIA N G Xiu-chen1 (1 .Schoo l of Elect ronic Info rmatio n and Elect rical Engi neeri ng , Shang hai Ji ao T ong Unive rcity ,
对输电线路弧垂和对地距离的准确测量。与现场激光测距仪实测结果相比较 , 新测量方法平均误差率 <1 .3 %, 最
大误差率 <2.8%, 证明该方法正确有效 , 满足实际应用的需要。
关键词 :输电线路 ;无人机巡线 ;航拍 ;弧垂 ;图像处理 ;摄影测量 ;边缘检测 ;前方交会
中图分类号 :T M 726.3;T M 764
0 引言
我国现行的输电线路巡视、检修、维护模式 , 劳动强度大、工作条件差、劳动效率低 , 已不适应电网发展和管理的需要 , 而智能电网需要先进、科学、高效的智能巡检[ 1-3] 方式。 2009 年 1 月 , 国家电网公司正式立项研制无人直升机巡检系统[ 4-6] , 以降低巡检作业的风险、成本和劳动强度 , 弧垂是线路设计及运行维护中的重要参数之一 , 决定了架空线路的松
首先 , 对各输电线路图像在平滑滤波的基础上 , 进行灰度分析 , 并设定适当的敏感度阈值 , 利用 Sobel 算子对截取的灰度图进行边缘定位 , 在边缘检测得到的二值图像基础上进行边界追踪 , 进而实现在复杂背景下输电线轮廓的提取 , 并根据输电线轮廓点在图像矩阵中的位置 , 确定它们在像平面坐标系下的坐标植 , 利用像平面条件下弧垂点始终为输电线轮廓点中 Y 坐标最小值点这一特性 , 可计算出输电线弧垂特征点在像平面下的坐标值。同一段输电线在不同拍摄点和拍摄角度条件下 , 利用像平面条件下弧垂点这一特性 , 通过图像分割技术可实现不同摄影点和拍摄角度的多张像片对同一弧垂特征点的辨别。其中拍摄相片的像素和尺寸大小决定了弧垂特征点辨别的精度 , 进而影响最终弧垂点高度的测量精度。以采用佳能 EOS 5D M ark II 单反相机为例 :全画幅 36 m m ×24 mm , 像素 2100 万 , 像点分辨精度 4 .112 ×10 -5 m m , 而相片拍摄焦距为 6 .2 m m , 拍摄点距拍摄目标距离为约 285 .7 m , 根据前方交会摄影测量技术中的比例换算 , 其分辨精度约为 1 .893 ×10-1 mm , 则图像分割算法流程图如图 1 所示。
DO I :10.13336/j .1003 -6520.hve .2011.04.015
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高电压技术第 37 卷第 4 期 2011 年 4 月 30 日 High V olt age Engineering , V ol .37 , N o .4 , A pril 30 , 2011
2 输电线路弧垂摄影测量解析计算
摄影测量解析部分的主要任务是利用无人机载
数据采集系统所传回输电线路图像的内方位和外方位元素等参数 , 将图像分割处理计算部分所得到的弧垂特征点在像平面坐标系下的坐标值 , 变换到像空间辅助坐标系下 , 再利用立体像对的前方交会原理 , 计算出弧垂特征点在物方坐标系的坐标值 , 进而实现了输电线路弧垂的准确测量。 2 .1 航摄像片的坐标系统变换
法有 3 类 :①利用点对点激光测距的方法 , 组成新型全站仪实现角度和距离的精确测量 , 适合稀疏目标点的高精度测量 , 主要问题是该方式不适合在移动中测量。 ②利用三维激光扫描测量技术 , 目前机载三维测量输电线路走廊情况的最佳方式 , 但该技术还不甚成熟 , 现有仪器的质量、体积、功率均较大 , 且价格昂贵 , 数据量庞大、使用复杂 , 不适合本项目无人机自动巡检。 ③基于计算机视觉理论获取物体表面三维信息的摄影测量技术[ 7-11] , 这是目前的主流技术之一。该方法在输电线路测距中没有相关的应
采用图像摄影的输电线路弧垂测量方法
陈斯雅1 , 王滨海2 , 盛戈皞1 , 王闻1 , 江秀臣1 (1 .上海交通大学电子信息与电气工程学院 , 上海 200240 ;
2 .国家电网电力机器人技术实验室 , 济南 250101)
摘要 :输电线路的弧垂和对地距离是线路设计和运行的主要指标 , 其准确测量对线路的运行安全具有极其重要
陈斯雅 , 王滨海 , 盛戈皞 , 等 .采用图像摄影的输电线路弧垂测量方法
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用报道。本文主要通过研究无人机载数据采集系统拍摄
传回的现场照片 , 利用数字图像处理技术[ 12] 研究识别输电线弧垂最低点及其特征量 , 结合摄影测量技术中的前方交会等算法 , 实现了输电线弧垂对地之间距离的准确测量。
一个作为新的“现在点” , 其他满足准则的各点被存
储起来 , 供后继追踪使用 , 当追踪过程中的“现在点” 的所有邻点都不满足追踪准则时 , 该分支追踪结束 ,
当所有分支点出的全部追踪的点都已追踪完毕后 ,
追踪结束。
曲线追踪设定为从图像的左上方开始搜索 , 搜索算法的连通方式为 8 连通 , 指定提取边界的长度取决于图像的大小。追踪准则除了使用灰度值、梯度模值外 , 还使用平滑性要求 , 此外 , 起始点的选择和搜索准则的确定对曲线追踪结果有重要影响。 1 .3 输电线路图像分割处理的算法流程
的意义。结合图像处理和摄影测量技术 , 提出一种新的输电线路弧垂测量方法。根据无人机载数据采集系统针对
同一段输电线路 , 在不同拍摄位置和角度拍摄传回的多张现场照片 , 利用平滑滤波、边缘检测和边界追踪相结合的
图像分割算法识别出照片中弧垂特征点 , 并利用立体像对前方交会算法推导对应弧垂点的实际坐标值 , 进而实现