基于雙目立體視覺技術(shù)的導線脫冰跳躍軌跡測量裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于測量設備領域，尤其是一種基于雙目視覺技術(shù)的導線脫冰跳躍軌跡測 量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國輸電網(wǎng)絡經(jīng)常遭受覆冰災害。導線覆冰后其比載增加，在風載荷作用 下，發(fā)生擺動，引起斷線倒塔事故。導線脫冰會導致導線大幅度運動，對絕緣子串、金具W及 鐵塔產(chǎn)生較大的動態(tài)拉力，造成結(jié)構(gòu)損壞，同時會使導線之間空氣間隙減小，引發(fā)相間閃絡 故障。因此，要及時清除導線上的覆冰。從實驗研究和實際監(jiān)測兩個角度出發(fā)，都要實時 測量導線脫冰跳躍軌跡，W控制脫冰進程。
[0003] 目前，還沒有導線脫冰跳躍軌跡測量的成熟方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種解決目前導線脫冰跳躍軌跡測量 困難的基于雙目立體視覺技術(shù)的導線脫冰跳躍軌跡測量裝置。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種基于雙目視覺技術(shù)的導線脫冰跳躍軌跡測量裝置，該裝置包括支架、兩個裝 有可調(diào)焦鏡頭的相機、上位機，支架包括=個可伸縮支腿、旋轉(zhuǎn)平臺、俯仰支架、相機安裝平 臺，旋轉(zhuǎn)平臺底部通過=個可伸縮支腿支撐，在旋轉(zhuǎn)平臺頂部安裝俯仰支架，在俯仰支架頂 部水平較裝有相機安裝平臺，在相機安裝平臺上有滑槽、滑塊、鋼板尺W及水平泡，在相機 安裝平臺上表面鏡像對稱安裝有兩個滑槽，每個滑槽上均滑動安裝有一滑塊，滑塊上設置 有相機安裝孔，鋼板尺設置在與兩個滑槽之間對應的相機安裝平臺上表面位置上，兩個相 機分別與同一上位機連接，完成兩個相機同步拍攝的圖像采集、處理及存儲。
[0007] 而且，所述旋轉(zhuǎn)平臺為360°平面旋轉(zhuǎn)平臺。
[0008] 而且，在所述俯仰支架上較裝有手柄。
[0009] 而且，在所述相機安裝平臺上還嵌裝有水平泡。
[0010] 一種基于雙目視覺技術(shù)的導線脫冰跳躍軌跡測量裝置的操作步驟是：
[0011] (1)據(jù)標定板大小及目標距離調(diào)整相機的基線距，然后緊固滑塊等各部位的連接， 如首次使用，需要再采用黑白棋盤格標定相機的內(nèi)參和外參，然后多次做靜態(tài)測量實驗，測 量出系統(tǒng)誤差曲線；
[0012] 口)在脫冰導線下方大于500mm處安放裝置，讓相機保持仰視姿態(tài)，W天空為背景， 同時讓相機安裝平臺的長度方向和導線走向垂直，即使得極線和導線有較大夾角；
[0013] 樹連續(xù)拍攝脫冰導線圖像；
[0014] (4)將拍攝的圖像傳送到上位機進行處理數(shù)據(jù)，計算出脫冰跳躍軌跡。
[0015] 而且，步驟(1)中，相機的內(nèi)參和外參的標定方法是：
[0016] 建立世界坐標系(V(而而，每個相機分別建立相機坐標系OeXJtZ。作為原點，圖像 坐標系oxy，圖像像素坐標系Ouv，得到圖像坐標系與圖像像素坐標系關(guān)系為：
[0017]
[0018] 其中屯，dy每個像素點在相應方向上的實際物理尺寸，相機坐標系與世界坐標系 關(guān)系為：
[0019]
[0020] 其中R為旋轉(zhuǎn)矩陣，T為平移向量，由線性相機模型得到：
[0021]
[0022] 綜合上式，得到圖像像素坐標系與世界坐標系的關(guān)系為：
[0023]
[0025] 對于每個相機都可W得到兩個上述方程，聯(lián)立并使用最小二乘法便可W求解出P 點坐標，
[0026] 采用張正友棋盤標定算法，分別標定出兩個相機的內(nèi)參
和
在本裝置中，設定世界坐標系和相機坐 標系1固連，貝U
[0027] 而且，所述上位機上采用MTLAB軟件編寫采集程序，實現(xiàn)兩個相機同時連續(xù)圖像 采集、存儲，同時需要通過上位機進行靜態(tài)誤差曲線測量：
[0028] 在距離相機約500mm至3000mm范圍內(nèi)，每隔100mm移動一次祀標進行測量，重復 測量9次。W500mm處測量值為誤差計算零點，計算出每次測量的誤差曲線，然后對每個測 量點求平均值，計算出誤差曲線，表示為：
[0029] Asi=f(Si)Si= 0, 100, 200，….2500
[0030]ASi為相應距離的測量誤差。
[0031] 計算起始點測量值得平均值，記為averA。
[0032] 而且，所述步驟(4)中的處理數(shù)據(jù)流程流程為；圖像校正、圖像處理、匹配點計算、軌 跡曲線計算。
[0033] 而且，所述圖像校正是根據(jù)系統(tǒng)的坐標系設定，系統(tǒng)的基礎矩陣F= Mu-1[T2]xR2Mi2,其中，Mil和分別為左右相機的內(nèi)參，[T2]x為了2的反對稱矩陣。對于Pi 點，其在右圖上的極線方程為m=化P，Ug為Pi在左圖像上的像素坐標，P2點一定位于直線 m上。通常來說，由于機械安裝等原因，m為斜線。本系統(tǒng)采用化siello圖像校正方法，通 過旋轉(zhuǎn)成像平面將極線校正成水平位置，其變換公式為；T=N,Nri，其中Ni為校正前參數(shù)， 馬為重新定義相機平面后的參數(shù)。校正后，極線處于水平位置，即匹配點在圖像像素坐標系 中，縱坐標相同。
[0034] 而且，所述圖像處理及匹配點計算過程為；采用二值化的方法提取導線，同時，結(jié) 合形態(tài)學濾波的方法，去除提取后導線邊緣的毛刺和內(nèi)部的孔隙，在上述處理后的圖片中 找出導線邊緣，利用最小二乘法擬合導線中屯、線方程，然后利用極線與中屯、線方程的交點 求得匹配點。
[00巧]而且，在計算出導線脫冰跳躍的所述測量值后，進行誤差補償，即W所述averA值 作為起點，用誤差曲線做補償，在對應Si處加上AS1，非整數(shù)位置采用插值的方法計算誤差 補償值。
[0036] 本發(fā)明優(yōu)點和積極效果為：
[0037] 本發(fā)明提供的基于雙目視覺技術(shù)的導線脫冰跳躍軌跡測量裝置的使用，可W實現(xiàn) 導線脫冰跳躍導線軌跡的快速、準確、自動測量，一方面，本系統(tǒng)采用雙目系統(tǒng)誤差補償機 審IJ，使得測量結(jié)果更加準確；另一方面，本系統(tǒng)巧妙地利用極線與導線兩直線交點提取匹配 點，使得匹配結(jié)果更加準確，效率更高。
[0038] 本發(fā)明提供的基于雙目視覺技術(shù)的導線脫冰跳躍軌跡測量裝置結(jié)合了雙目視覺 技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、計算機軟件技術(shù)等，技術(shù)先進，具有良好的推廣價值。
【附圖說明】
[0039] 圖1是本發(fā)明中導線脫冰跳躍軌跡測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖2是本發(fā)明中導線脫冰跳躍軌跡測量裝置的相機安裝平臺上各部件布局示意 圖（俯視）；
[0041] 圖3是本發(fā)明中導線脫冰跳躍軌跡測量裝置中的俯仰支架與機安裝平臺、手柄的 連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖4是本發(fā)明的導線脫冰跳躍軌跡測量裝置操作步驟流程圖；
[0043] 圖5是本發(fā)明的導線脫冰跳躍軌跡測量裝置采用的雙目視覺技術(shù)原理圖；
[0044] 圖6是本發(fā)明中圖像處理流程圖。
【具體實施方式】
[0045] 下面通過附圖結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，W下實施例只是描述性 的，不是限定性的，不能W此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0046] -種基于雙目視覺技術(shù)的導線脫冰跳躍軌跡測量裝置，該裝置包括支架、兩個裝 有可調(diào)焦鏡頭的相機1、上位機6,支架包括=個可伸縮支腿5、旋轉(zhuǎn)平臺4、俯仰支架3、相 機安裝平臺2,旋轉(zhuǎn)平臺底部通過=個可伸縮支腿支撐，由此滿足穩(wěn)定性的同時便于調(diào)節(jié)高 度，W適應拍攝調(diào)整需要，該旋轉(zhuǎn)平臺為360°平面旋轉(zhuǎn)平臺，可W支持相機360°的方向 調(diào)整，在旋轉(zhuǎn)平臺頂部安裝俯仰支架，由此實現(xiàn)相機的俯仰角度調(diào)整，使用時，在俯仰支架 頂部水平較裝有相機安裝平臺，為了便于操作，在俯仰支架上較裝有手柄12,俯仰支架的旋 轉(zhuǎn)和角度調(diào)整只需要操作該手柄即可。
[0047] 相機安裝平臺上有滑槽8、滑塊10、鋼板尺9W及水平泡7,在相機安裝平臺上表面 鏡像對稱安裝有兩個滑槽，每個滑槽上均滑動安裝有一滑塊，滑塊上設置有相機安裝孔11， 用于安裝相機，滑塊沿著滑槽滑動，從而調(diào)整雙目系統(tǒng)的基線距，其基線距的值可W通過鋼 板尺計算得到，鋼板尺設置在與兩個滑槽之間對應的相機安裝平臺上表面位置上，在相機 安裝平臺上還嵌裝有水平泡，用于指示相機安裝平臺是否處在水平位置。
[0048] 兩個相機分別與同一上位機連接，完成兩個相機同步拍攝的圖像采集、處理及存 儲。
[0049] 上述導線脫冰跳躍軌跡測量裝置的操作步驟是：
[0050] (1)據(jù)標定板大小及目標距離調(diào)整相機的基線距，然后緊固滑塊等各部位的連接， 如首次使用，需要再采用黑白棋盤格標定相機的內(nèi)參和外參，然后多次做靜態(tài)測量實驗，測 量出系統(tǒng)誤差曲線；
[0051] 口)在脫冰導線下方大于500mm處安放裝置，讓相機保持仰視姿態(tài)，W天空為背景， 同時讓相機安裝平臺的長度方向和導線走向垂直，即使得極線和導線有