較大夾角；
[0052] 樹連續(xù)拍攝脫冰導(dǎo)線圖像；
[0053] (4)將拍攝的圖像傳送到上位機(jī)進(jìn)行處理數(shù)據(jù)，計(jì)算出脫冰跳躍軌跡。
[0054] 步驟(1)中，相機(jī)的內(nèi)參和外參的標(biāo)定方法是；
[00巧]建立世界坐標(biāo)系(V(而而，每個相機(jī)分別建立相機(jī)坐標(biāo)系0品YtZ。作為原點(diǎn)，圖像 坐標(biāo)系oxy，圖像像素坐標(biāo)系Ouv，得到圖像坐標(biāo)系與圖像像素坐標(biāo)系關(guān)系為：
[0056]
[0057] 其中屯，dy每個像素點(diǎn)在相應(yīng)方向上的實(shí)際物理尺寸，相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系 關(guān)系為：
[0058]
[0059] 其中R為旋轉(zhuǎn)矩陣，T為平移矩陣，由線性相機(jī)模型得到：
[0060]
[0061] 綜合上式，得到圖像像素坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的關(guān)系為：
[0062]
[0064] 對于每個相機(jī)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(diǎn)坐標(biāo)，
[0065] 采用張正友棋盤標(biāo)定算法，分別標(biāo)定出兩個相機(jī)的內(nèi)參：
和
，在本裝置中，設(shè)定世界坐標(biāo)系和相機(jī)坐
標(biāo)系1固連，奶 〇
[0066] 圖像拍攝過程中，上位機(jī)上采用MTLAB軟件編寫采集程序，實(shí)現(xiàn)兩個相機(jī)同時連 續(xù)圖像采集、存儲，同時需要通過上位機(jī)進(jìn)行靜態(tài)誤差曲線測量：
[0067] 在距離相機(jī)約500mm至3000mm范圍內(nèi)，每隔100mm移動一次祀標(biāo)進(jìn)行測量，重復(fù) 測量9次。W500mm處測量值為誤差計(jì)算零點(diǎn)，計(jì)算出每次測量的誤差曲線，然后對每個測 量點(diǎn)求平均值，計(jì)算出誤差曲線，表示為：
[0068]Asi=f (S i)Si=0, 100, 200，….2500
[0069]ASi為相應(yīng)距離的測量誤差。
[0070] 計(jì)算起始點(diǎn)測量值得平均值，記為averA。
[0071] 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(diǎn)計(jì)算、軌跡曲線計(jì) 算。
[0072] 所述圖像校正是根據(jù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系設(shè)定，系統(tǒng)的基礎(chǔ)矩陣F=Miri[T2]xR2Mi2,其 中，M。和M12分別為左右相機(jī)的內(nèi)參，[T2]X為T2的反對稱矩陣。對于Pi點(diǎn)，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(biāo)，P2點(diǎn)一定位于直線m上。通常來說， 由于機(jī)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)，N2為重新定義相 機(jī)平面后的參數(shù)。校正后，極線處于水平位置，即匹配點(diǎn)在圖像像素坐標(biāo)系中，縱坐標(biāo)相同。
[0073] 上述圖像處理及匹配點(diǎn)計(jì)算過程為；采用二值化的方法提取導(dǎo)線，同時，結(jié)合形態(tài) 學(xué)濾波的方法，去除提取后導(dǎo)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(dǎo) 線邊緣，利用最小二乘法擬合導(dǎo)線中屯、線方程，然后利用極線與中屯、線方程的交點(diǎn)求得匹 配點(diǎn)。
[0074] 計(jì)算出導(dǎo)線脫冰跳躍的測量值后，進(jìn)行誤差補(bǔ)償，即W所述averA值作為起點(diǎn)，用 誤差曲線做補(bǔ)償，在對應(yīng)Si處加上AS1，非整數(shù)位置采用插值的方法計(jì)算誤差補(bǔ)償值。
[00巧]盡管為說明目的公開了本發(fā)明的實(shí)施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可W理 解；在不脫離本發(fā)明及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的， 因此，本發(fā)明的范圍不局限于實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于雙目視覺技術(shù)的導(dǎo)線脫冰跳躍軌跡測量裝置，其特征在于：該裝置包括支 架、兩個裝有可調(diào)焦鏡頭的相機(jī)、上位機(jī)，支架包括三個可伸縮支腿、旋轉(zhuǎn)平臺、俯仰支架、 相機(jī)安裝平臺，旋轉(zhuǎn)平臺底部通過三個可伸縮支腿支撐，在旋轉(zhuǎn)平臺頂部安裝俯仰支架，在 俯仰支架頂部水平鉸裝有相機(jī)安裝平臺，在相機(jī)安裝平臺上有滑槽、滑塊、鋼板尺以及水平 泡，在相機(jī)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(shè)置有相機(jī)安裝孔，鋼板尺設(shè)置在與兩個滑槽之間對應(yīng)的相機(jī)安裝平臺上表面位置 上，兩個相機(jī)分別與同一上位機(jī)連接，完成兩個相機(jī)同步拍攝的圖像采集、處理及存儲。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙目視覺技術(shù)的導(dǎo)線脫冰跳躍軌跡測量裝置，其特征在 于：所述旋轉(zhuǎn)平臺為360°平面旋轉(zhuǎn)平臺。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙目視覺技術(shù)的導(dǎo)線脫冰跳躍軌跡測量裝置，其特征在 于：在所述俯仰支架上鉸裝有手柄。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙目視覺技術(shù)的導(dǎo)線脫冰跳躍軌跡測量裝置，其特征在 于：其操作步驟是： ⑴根據(jù)標(biāo)定板大小及目標(biāo)距離調(diào)整相機(jī)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(biāo)定相機(jī)的內(nèi)參和外參，然后多次做靜態(tài)測量實(shí)驗(yàn)，測量 出系統(tǒng)誤差曲線； ⑵在脫冰導(dǎo)線下方大于500mm處安放裝置，讓相機(jī)保持仰視姿態(tài)，以天空為背景，同時 讓相機(jī)安裝平臺的長度方向和導(dǎo)線走向垂直，即使得極線和導(dǎo)線有較大夾角； ⑶連續(xù)拍攝脫冰導(dǎo)線圖像； ⑷將拍攝的圖像傳送到上位機(jī)進(jìn)行處理數(shù)據(jù)，計(jì)算出脫冰跳躍軌跡。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雙目視覺技術(shù)的導(dǎo)線脫冰跳躍軌跡測量裝置，其特征在 于：步驟(1)中，相機(jī)的內(nèi)參和外參的標(biāo)定方法是： 建立世界坐標(biāo)系OwXwYwZw，每個相機(jī)分別建立相機(jī)坐標(biāo)系OJAZ。作為原點(diǎn)，圖像坐標(biāo) 系oxy，圖像像素坐標(biāo)系Ouv，得到圖像坐標(biāo)系與圖像像素坐標(biāo)系關(guān)系為：其中dx，dy每個像素點(diǎn)在相應(yīng)方向上的實(shí)際物理尺寸，相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系關(guān)系 為：其中R為旋轉(zhuǎn)矩陣，T為平移向量，由線性相機(jī)模型得到：綜合上式，得到圖像像素坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的關(guān)系為：對于每個相機(jī)都可以得到兩個上述方程，聯(lián)立并使用最小二乘法便可以求解出P點(diǎn)坐標(biāo)，采用張正友棋盤標(biāo)定算法，分別標(biāo)定出兩個相機(jī)的內(nèi)參0仁裝置中，設(shè)定世界坐標(biāo)系和相機(jī)坐 標(biāo)系1固連，則1\= [0 0 0]6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雙目視覺技術(shù)的導(dǎo)線脫冰跳躍軌跡測量裝置，其特征 在于：步驟⑴中，相機(jī)的內(nèi)參和外參的標(biāo)定方法是：所述上位機(jī)上米用MATLAB軟件編與米 集程序，實(shí)現(xiàn)兩個相機(jī)同時連續(xù)圖像采集、存儲，同時需要通過上位機(jī)進(jìn)行靜態(tài)誤差曲線測 量： 在距離相機(jī)約500mm至3000mm范圍內(nèi)，每隔100mm移動一次革E標(biāo)進(jìn)行測量，重復(fù)測量9 次，以500_處測量值為誤差計(jì)算零點(diǎn)，計(jì)算出每次測量的誤差曲線，然后對每個測量點(diǎn)求 平均值，計(jì)算出誤差曲線，表示為： Asi=f(si)si=0，100,200，….2500ASi為相應(yīng)距離的測量誤差， 計(jì)算起始點(diǎn)測量值得平均值，記為averA。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于雙目視覺技術(shù)的導(dǎo)線脫冰跳躍軌跡測量裝置，其特征在 于：所述步驟⑷中的處理數(shù)據(jù)流程流程為：圖像校正、圖像處理、匹配點(diǎn)計(jì)算、軌跡曲線計(jì) 算。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述圖像校正是根據(jù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系設(shè)定，系統(tǒng)的基礎(chǔ)矩陣F= MnligxR^，其中，Mn和M12分別為左右相機(jī)的內(nèi)參，[T2]x為T2的反對稱矩陣。對于Pi 點(diǎn)，其在右圖上的極線方程為m=FuP，h為Pi在左圖像上的像素坐標(biāo)，P2點(diǎn)一定位于直 線m上。通常來說，由于機(jī)械安裝等原因，m為斜線。本系統(tǒng)采用Fusiello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=N2N^，其中&為校正前參 數(shù)，隊(duì)為重新定義相機(jī)平面后的參數(shù)。校正后，極線處于水平位置，即匹配點(diǎn)在圖像像素坐 標(biāo)系中，縱坐標(biāo)相同。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于雙目視覺技術(shù)的導(dǎo)線脫冰跳躍軌跡測量裝置，其特征在 于：所述圖像處理及匹配點(diǎn)計(jì)算過程為：采用二值化的方法提取導(dǎo)線，同時，結(jié)合形態(tài)學(xué)濾 波的方法，去除提取后導(dǎo)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(dǎo)線邊 緣，利用最小二乘法擬合導(dǎo)線中心線方程，然后利用極線與中心線方程的交點(diǎn)求得匹配點(diǎn)。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于雙目視覺技術(shù)的導(dǎo)線脫冰跳躍軌跡測量裝置，其特征 在于：在計(jì)算出導(dǎo)線脫冰跳躍的所述測量值后，進(jìn)行誤差補(bǔ)償，即以所述averA值作為起 點(diǎn)，用誤差曲線做補(bǔ)償，在對應(yīng)Si處加上△sp非整數(shù)位置采用插值的方法計(jì)算誤差補(bǔ)償 值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于雙目視覺技術(shù)的導(dǎo)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(jī)、上位機(jī)，支架包括三個可伸縮支腿、旋轉(zhuǎn)平臺、俯仰支架、相機(jī)安裝平臺，同時該裝置基于雙目立體視覺技術(shù)，提出一種導(dǎo)線脫冰跳躍軌跡測量方法。本發(fā)明采用雙目系統(tǒng)誤差補(bǔ)償機(jī)制，使得測量結(jié)果更加準(zhǔn)確；另一方面，本系統(tǒng)巧妙地利用極線與導(dǎo)線兩直線交點(diǎn)提取匹配點(diǎn)，使得匹配結(jié)果更加準(zhǔn)確，效率更高。
【IPC分類】G01C11/00
【公開號】CN104949658
【申請?zhí)枴緾N201510321427
【發(fā)明人】王璋奇, 黃增浩, 古珊珊, 劉佳, 李海超
【申請人】華北電力大學(xué)（保定）
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月12日