專利名稱：一種基于視頻差異分析的輸電導(dǎo)線舞動測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字視頻圖像處理及輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種輸電線路導(dǎo)線舞動測量方法，具體涉及一種基于視頻差異分析的輸電線路導(dǎo)線舞動測量方法。
背景技術(shù)：
架空輸電線路受自然條件的影響會發(fā)生多種災(zāi)害事故，而輸電導(dǎo)線舞動是其中較為嚴(yán)重的一種災(zāi)害。輸電導(dǎo)線舞動是覆冰導(dǎo)線在風(fēng)的作用下產(chǎn)生的低頻率、大振幅自激振動。輸電導(dǎo)線舞動輕者導(dǎo)致輸電系統(tǒng)發(fā)生閃絡(luò)和跳間，重者使輸電系統(tǒng)發(fā)生金具及絕緣子損壞、導(dǎo)線斷股、斷線，桿塔螺栓松動和脫落，甚至倒塔，導(dǎo)致重大電網(wǎng)事故。對輸電導(dǎo)線絕緣子串風(fēng)偏角進(jìn)行有效監(jiān)測成為當(dāng)務(wù)之急。近幾年，輸電線路導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測技術(shù)得到了一定的發(fā)展，比如采用攝像技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的輸電導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測技術(shù)在實(shí)踐中得到了一定的應(yīng)用，它主要通過攝像機(jī)給出輸電導(dǎo)線舞動現(xiàn)場的圖片或視頻，工作人員根據(jù)傳回的現(xiàn)場圖片或視頻對輸電導(dǎo)線的運(yùn)行狀況做出判斷，采取相應(yīng)的措施，進(jìn)行巡檢或檢修，來防止輸電導(dǎo)線舞動的發(fā)生，但是這種方法只能是工作人員通過人眼直觀的觀看，沒有實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)線舞動的定量監(jiān)測，不能給出輸電導(dǎo)線舞動幅值和頻率等特征信息的精確結(jié)果，而且無法滿足智能電網(wǎng)建設(shè)中的自動診斷要求，逐步制約了其在實(shí)際中的推廣。基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的輸電線路舞動在線監(jiān)測技術(shù)是最近幾年研究的比較熱點(diǎn)的一種技術(shù)，主要通過加速度傳感器獲取導(dǎo)線單點(diǎn)舞動軌跡，并利用輸電導(dǎo)線舞動的數(shù)學(xué)模型計(jì)算導(dǎo)線舞動的特征數(shù)據(jù)(主要包括導(dǎo)線舞動頻率、舞動幅值、波數(shù)等)，但存在導(dǎo)線軌跡還原誤差大、多點(diǎn)采集同步困難以及系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性較低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于視頻差異分析的輸電線路導(dǎo)線舞動測量方法，解決了現(xiàn)有輸電線路舞動在線監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)線軌跡還原誤差大、多點(diǎn)采集同步困難以及系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性較低的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于視頻差異分析的輸電線路導(dǎo)線舞動測量方法，具體按照以下步驟實(shí)施步驟1 通過安裝在桿塔上的工業(yè)攝像機(jī)采集輸電線路的視頻和圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過無線通訊方式或光纖通信傳送至監(jiān)控中心；在監(jiān)控中心從視頻和圖像數(shù)據(jù)中截取要監(jiān)測的輸電導(dǎo)線舞動的數(shù)字圖像，得到目標(biāo)圖像；步驟2 監(jiān)控中心對步驟1得到的目標(biāo)圖像進(jìn)行處理，得到導(dǎo)線舞動的實(shí)際距離。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，其中步驟2監(jiān)控中心對步驟1得到的目標(biāo)圖像進(jìn)行處理，得到導(dǎo)線舞動的實(shí)際距離，具體按照以下步驟實(shí)施a.對步驟1得到的目標(biāo)圖像進(jìn)行去噪和邊緣增強(qiáng)；
b.利用圖像金字塔計(jì)算相鄰兩幀步驟a得到的去噪和邊緣增強(qiáng)后的圖像間的光流值，用光流值乘以圖像采樣間隔得到導(dǎo)線上像素點(diǎn)移動的像素距離；c.根據(jù)標(biāo)定攝像機(jī)的攝像機(jī)參數(shù)，確定地球坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系之間的相對位置，把步驟b得到的像素點(diǎn)移動的像素距離的二維圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為世界坐標(biāo)，得到導(dǎo)線舞動的實(shí)際距離。 其中步驟a對目標(biāo)圖像進(jìn)行去噪和邊緣增強(qiáng)，去噪采用中值濾波法，用鄰域點(diǎn)的中值代替該點(diǎn)的數(shù)值，即
權(quán)利要求
1.一種基于視頻差異分析的輸電線路導(dǎo)線舞動測量方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施步驟1 通過安裝在桿塔上的工業(yè)攝像機(jī)采集輸電線路的視頻和圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過無線通訊方式或光纖通信傳送至監(jiān)控中心；在監(jiān)控中心從視頻和圖像數(shù)據(jù)中截取要監(jiān)測的輸電導(dǎo)線舞動的數(shù)字圖像，得到目標(biāo)圖像；步驟2 監(jiān)控中心對步驟1得到的目標(biāo)圖像進(jìn)行處理，得到導(dǎo)線舞動的實(shí)際距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視頻差異分析的輸電線路導(dǎo)線舞動測量方法，其特征在于，所述的步驟2監(jiān)控中心對步驟1得到的目標(biāo)圖像進(jìn)行處理，得到導(dǎo)線舞動的實(shí)際距離， 具體按照以下步驟實(shí)施a.對步驟1得到的目標(biāo)圖像進(jìn)行去噪和邊緣增強(qiáng)；b.利用圖像金字塔計(jì)算相鄰兩幀步驟a得到的去噪和邊緣增強(qiáng)后的圖像間的光流值， 用光流值乘以圖像采樣間隔得到導(dǎo)線上像素點(diǎn)移動的像素距離；c.根據(jù)標(biāo)定攝像機(jī)的攝像機(jī)參數(shù)，確定地球坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系之間的相對位置，把步驟b得到的像素點(diǎn)移動的像素距離的二維圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為世界坐標(biāo)，得到導(dǎo)線舞動的實(shí)際距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于視頻差異分析的輸電線路導(dǎo)線舞動測量方法，其特征在于，所述的步驟a對目標(biāo)圖像進(jìn)行去噪和邊緣增強(qiáng)，去噪采用中值濾波法，用鄰域點(diǎn)的中值代替該點(diǎn)的數(shù)值，即g(x,y) = Median[X1, x2, x3, ...，xn]，其中Xl，x2, x3,…，xn為點(diǎn)(x，y)及其鄰域的灰度值；邊緣增強(qiáng)采用拉普拉斯算子，對于數(shù)字圖像f (i，j)，拉普拉斯算子定義為上式中，Ax2f(i, j) = Ax[Axf(i, j)] = Ax[f(i+1, j)-f(i, j)] =Axf(i+1, j)-Axf(i, j) =f(i+l, j)_f(i，j)_f(i，j)+f(i"l, j) =f(i+l, j)+f(i"l, j)"2f(i, j), 同理求得Δy2f (i，j) = f(i, j+1) +f (i，j-1)-2f (i，j)，將以上兩式代入v2/(U) = ^fdJ)+^fdJ)V2/(/, j) = f(i +1，j) + f(i -1，j) + fd, 7 + 1) + /(/·, 7-1)-4/(/, j)，將上式加以變換，改寫為如下形式編刪4[佩屬」，減州H服如誦’上面各式中，f(i，j)表示圖像在(i，j)處的灰度值，V2是拉普拉斯算子的符號， Ay分別代表圖像在其像素點(diǎn)(i，j)處，χ方向和y方向上的一階差分運(yùn)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于視頻差異分析的輸電線路導(dǎo)線舞動測量方法，其特征在于，所述的步驟b利用圖像金字塔計(jì)算相鄰兩幀圖像間的光流值，具體按照以下步驟實(shí)施將圖像設(shè)定為最細(xì)尺度；對每一層，從最細(xì)層的上一層到最粗層，通過對上一個(gè)最細(xì)一層使用高斯函數(shù)進(jìn)行平滑，然后重采樣獲得這一層；結(jié)束；其中高斯函數(shù)為符號SI表示對圖像重采樣，具體來說S I (1)的第i，j個(gè)元素是I的第2i，2j個(gè)元素，金字塔P(I)的第η層表示為P(I)n，則PGaussian (I) η+1 — S G0 (Pcaussian (工)η)，其中，G。表示對圖像進(jìn)行線性操作，將圖像與高斯函數(shù)做卷積，細(xì)節(jié)最豐富的一層是原始圖像PGaussian (工)1 —工，設(shè)導(dǎo)線圖像為原圖G并把它作為金字塔的底層第L層，第L層的上層第L+1層是這樣構(gòu)造的將導(dǎo)線圖像G經(jīng)過一個(gè)高斯低通濾波器，并把結(jié)果作隔行隔列取樣，以此類推，形成了高斯金字塔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于視頻差異分析的輸電線路導(dǎo)線舞動測量方法，通過對攝像機(jī)在線采集的輸電線路導(dǎo)線舞動的視頻和圖像進(jìn)行處理，得到符合光流場運(yùn)算的輸電導(dǎo)線圖像，利用金字塔光流場算法計(jì)算出導(dǎo)線上像素點(diǎn)的光流速度值，再通過攝像機(jī)標(biāo)定，計(jì)算出導(dǎo)線舞動的實(shí)際位移。本發(fā)明基于視頻差異分析的輸電線路導(dǎo)線舞動測量方法，為輸電線路的舞動監(jiān)測提供一種新的手段，并可節(jié)省大量的人力資源成本，提高在線監(jiān)測系統(tǒng)的利用效率，對保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著非常重要現(xiàn)實(shí)的意義。
文檔編號G01C3/00GK102155933SQ201110054088
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者馮玲, 李文靜, 陶保震, 黃新波 申請人:西安工程大學(xué)