CN105303757A - 防人为外力破坏的电网智能监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防人为外力破坏的电网智能监控方法以及相应系统，方法包括：实时获取监控区域内每一个目标区域的目标物图像，并获取目标物的实际高度；判断所述目标物的实际高度是否高于预设警戒高度，若所述目标物的实际高度等于或者高于预设警戒高度，则进入报警状态，驱动报警装置报警并实时发送报警信息，直至所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度为止；若所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度，则进入监控状态，实时获取目标物图像并对目标物实时跟踪监控。通过本防人为外力破坏的电网智能监控方法可实现监控区域的实时监控以及自动报警，监控误差小，报警状态判断准确、精度高，可以解决现有技术中监控精度差、无法实时监控的问题。

Description

防人为外力破坏的电网智能监控方法及系统

技术领域

本发明涉及一种监控方法及系统，尤其涉及一种防人为外力破坏的电网智能监控方法及系统。

背景技术

近几年来，随着电网结构的发展和完善，输电线路路的建设得到了长足的发展，但是，由于输电线路具有杆塔点多，面广，线长，终年暴露在野外等地理位置和环境条件的特殊性，除了遭受大风、雷击、暴雨、冰雪等自然灾害的侵袭外，还面临着诸多人为因素引起的外力破坏，如超高车辆在输电线路下通行或作业导致的输电线路刮拽现象，且由于人为外力破坏引起的线路跳闸、线路被迫停电等事故的概率呈上升趋势。目前，我国电力系统正在朝着超高压、大电网、大容量、自动化的方向发展，一旦发生事故便会对供电企业带来巨额经济损失，同时也给电网安全运行带来极大的安全隐患，因此，对于超高车辆等人为威胁的监控必须引起足够的重视。

目前，对于超高车辆在输电线路下通行或者作业等人为威胁的监控通常采用人工方式进行现场盯防或者远程视频盯防。由于超高车辆自身的高度较高，加之有些车辆上还装备有其他作业设施，进一步增加了车辆高度。当车辆行驶至输电线路下方时，驾驶人员无法准确判断车辆顶面与输电线路的高度差，因而，极易发生超高车辆刮拽输电线路的事故。因此，当超高车辆在输电线路下通行或者作业时，值班人员需在现场或者通过远程视频时刻关注车辆或者车辆上装备的作业设施的高度，当其高度接近或者超过警戒高度时，值班人员通过喇叭喊话或者启动报警器等方式警告、制止超高车辆的高危驾驶或作业，从而使得车辆或者车辆设施的高度降低到警戒高度以下，进而避免电网输电线路因人为外力破坏而造成的财产损失和安全隐患。

然而，通过以上人工方式来监控人为威胁存在一定缺陷。比如，很难有足够人力对所有杆塔做不间断实时监控，值班人员通过肉眼观察的方式可能存在视觉盲区，无法准确判断车辆距离警戒高度的高度差，使得电网输电线路的监控精度受到极大影响。同时，当输电线路下方的车流量较大或者威胁因素较多时，值班人员无法同时监控多种威胁因素，因此，很难依靠值班人员在现场或者通过远程监控的方式进行实时监控。由此可知，对于电网输电线路现有的的监控方式的监控效果并不理想。

发明内容

本发明提供一种防人为外力破坏的电网智能监控方法及系统，以解决现有技术中监控精度差、无法实时监控的问题。

本发明提供一种防人为外力破坏的电网智能监控方法，所述防人为外力破坏的电网智能监控方法包括：实时获取监控区域内每一个目标区域的目标物图像，并对获取到目标图像的目标物进行跟踪测量，获取所述目标物图像坐标；通过相机内外方位参数标定反算方法获得相机参数，所述相机参数包括相机的安装高度H和相机在水平方向上的倾斜角α，根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获取所述目标物的实际高度；判断所述目标物的实际高度是否高于预设警戒高度；若所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度，则进入监控状态，实时获取所述目标物图像并对所述目标物实时跟踪监控；若所述目标物的实际高度等于或者高于预设警戒高度，则进入报警状态，驱动报警装置报警并实时发送报警信息，直至所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度为止。

优选的，上述通过相机内外方位参数标定反算方法获得相机参数包括：获取任意选取的竖直标定物M和标定物N的图像，并根据所述标定物M和标定物N的图像分别获取所述标定物M和标定物N的图像坐标；测量并获取所述标定物M和标定物N的实际高度，所述标定物M的实际高度记为B₁C₁，所述标定物N的实际高度记为B₂C₂，其中，点B₁为所述标定物M与地面的交点，点C₁为所述标定物M的顶点，点B₂为所述标定物N与地面的交点，点C₂为所述标定物N的顶点；根据所述标定物M和标定物N的实际高度、所述标定物M和标定物N的图像坐标计算获得OA₁和OB₁、OA₂和OB₂的长度值，所述OA₁和OB₁、OA₂和OB₂的长度值为包含有所述相机参数的表达式，其中，点O为相机所在杆塔与地面的交点，点A₁为所述标定物M顶点C₁在相机投影方向的投影点，点A₂为所述标定物N顶点C₂在相机投影方向的投影点；根据相机投影关系 $\left\{\begin{array}{c}{B}_1{C}_1=\frac{A_1{B}_1}{{\mathrm{OA}}_1}H\\ B_2{C}_2=\frac{A_2{B}_2}{{\mathrm{OA}}_2}H\end{array}\right.,$ 获取所述相机参数，其中，A₁B₁＝OA₁-OB₁，A₂B₂＝OA₂-OB₂。

优选的，上述根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获得目标物的实际高度包括：根据所述相机参数计算获得OA和AB的长度值，所述OA和AB的长度值为包含有所述目标物实际高度的表达式，其中，所述目标物的实际高度记为BC，点B为所述目标物与地面的交点，点C为所述目标物的顶点，点O为相机所在杆塔与地面的交点，点A为所述目标物顶点C在相机投影方向的投影点；根据所述相机的安装高度H、OA和AB的长度值以及相机投影关系，获取所述目标物的实际高度。

优选的，上述根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获得目标物的实际高度之前，还包括对地面起伏影响的校正，其中包括：增加竖直标定物的数量，通过所述标定物将地面微分成对应的小块区域；独立计算每个所述小块区域内的相机参数，根据所述小块区域内的相机参数获得进入该小块区域内的目标物的实际高度。

优选的，上述根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获得目标物的实际高度之前，还包括对倾斜地形影响的校正，其中包括：选取并标定能够反映倾斜地形的地点，获取所述相机在水平方向上的倾斜角α和相机的安装高度H₀，其中，所述安装高度H₀为沿地形的倾斜方向上的安装高度；根据所述倾斜角α和所述安装高度H₀计算获得目标物的实际高度，所述目标物的实际高度为沿地形的倾斜方向上的实际高度。

优选的，上述实时获取监控区域内每一个目标区域的目标物图像包括：实时采集监控区域内的原始图像；从所述原始图像中分离目标区域，获取背景区域；根据所述原始图像和所述背景区域，获取前景区域；对所述前景区域做目标区域分割，将前景区域分割成矢量化目标区域，获取监控区域内每一个目标物的目标物图像。

优选的，上述对目标物进行跟踪测量包括：对每一个目标物图像做序列归并和运动序列分析；跟踪每一个目标物在监控区域内的运动，监控每一目标的运动轨迹并分析其运动特征，并实时测量每一个目标物的图像坐标。

优选的，上述发送报警信息包括：获取进入报警状态时刻的报警图像；通过无线网络将包含有所述报警图像的报警信息实时发送至值班人员的电子设备上，以便值班人员及时对报警信息做出处理。

本发明还提供一种防人为外力破坏的电网智能监控系统，所述防人为外力破坏的电网智能监控系统包括：图像获取模块，用于实时获取监控区域内每一个目标区域的目标物图像；跟踪测量模块，用于对获取到目标图像的目标物进行跟踪测量，并获取所述目标物图像坐标；标定模块，通过对已知高度标定物进行实测获取标定物的图像坐标，通过标定物实际高度和所述图像坐标高度反算系统的相机参数，包括相机安装高度H、水平方向上的倾斜角α和相机分辨率信息；实际高度获取模块，用于根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获取所述目标物的实际高度；报警判断模块，用于判断所述目标物的实际高度是否高于预设警戒高度，若所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度，则进入监控状态，实时获取所述目标物图像并对所述目标物实时跟踪监控；若所述目标物的实际高度等于或者高于预设警戒高度，则进入报警状态，驱动报警装置报警并实时发送报警信息，直至所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度为止。

优选的，所述防人为外力破坏的电网智能监控系统还包括起伏地面校正模块，用于校正地面起伏的影响。

优选的，所述防人为外力破坏的电网智能监控系统还包括倾斜地面校正模块，用于校正地面倾斜的影响。

优选的，所述图像获取模块还包括：原始图像采集子模块，用于实时采集监控区域内的原始图像；背景区域获取子模块，用于从所述原始图像中分离目标区域，获取背景区域；前景区域获取子模块，用于根据所述原始图像和所述背景区域，获取前景区域；矢量化目标区域分割子模块，用于对所述前景区域做目标区域分割，将前景区域分割成矢量化目标区域，获取监控区域内每一个目标物的目标物图像。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明提供一种防人为外力破坏的电网智能监控方法，所述防人为外力破坏的电网智能监控方法包括：实时获取监控区域内每一个目标区域的目标物图像，并对获取到目标图像的目标物进行跟踪测量，获取所述目标物图像坐标；通过相机内外方位参数标定反算方法获得相机参数，所述相机参数包括相机的安装高度H和相机在水平方向上的倾斜角α，根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获得所述目标物的实际高度；判断所述目标物的实际高度是否高于预设警戒高度；若所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度，则进入监控状态，实时获取所述目标物图像并对所述目标物实时跟踪监控；若所述目标物的实际高度等于或者高于预设警戒高度，则进入报警状态，驱动报警装置报警并实时发送报警信息，直至所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度为止。

本发明提供的防人为外力破坏的电网智能监控方法，实时获取目标物图像、实时跟踪测量目标物的实际高度，并实时判断所述目标物的实际高度与预设报警高度的高低，从而实现目标物的实时监控与报警。通过本防人为外力破坏的电网智能监控方法可实现电力杆塔及高压线缆下方等监控区域的实时监控以及自动报警，通过相机参数和目标物图像坐标获得的目标物的实际高度误差较小，监控状态以及报警状态的判断准确、精度高，可以有效避免人工监控以及报警带来的较大误差和延时。本发明提供的防人为外力破坏的电网智能监控方法，可以解决现有技术中监控精度差、无法实时监控的问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

图1是本发明实施例中提供的第一种防人为外力破坏的电网智能监控方法的流程图；

图2是本发明实施例中提供的相机内外方位参数标定反算方法的示意图；

图3是本发明实施例中提供的地面起伏影响的示意图；

图4是本发明实施例中提供的地面起伏影响校正流程图；

图5是本发明实施例中提供的地面倾斜影响的示意图；

图6是本发明实施例中提供的地面倾斜影响校正流程图；

图7是本发明实施例中提供的实时获取监控区域内每一个目标区域的目标物图像的流程图；

图8是本发明实施例中提供的对目标物进行跟踪测量的流程图；

图9是本发明实施例中提供的发送报警信息的流程图；

图10是本发明实施例中提供的警戒线示意图；

图11是本发明实施例中提供的防人为外力破坏的电网智能监控系统的结构示意图；

图12是本发明实施例中提供的图像获取模块101的结构示意图；

图13是本发明实施例中提供的跟踪测量模块102的结构示意图；

图14是本发明实施例中提供的报警模块的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

请参考图1，所示为本发明实施例中提供的第一种防人为外力破坏的电网智能监控方法的流程图。

如图1所示，本发明提供一种防人为外力破坏的电网智能监控方法，所述防人为外力破坏的电网智能监控方法包括：

S11：实时获取监控区域内每一个目标区域的目标物图像，并对获取到目标图像的目标物进行跟踪测量，获取所述目标物图像坐标；

S12：通过相机内外方位参数标定反算方法获得相机参数，所述相机参数包括相机的安装高度H和相机在水平方向上的倾斜角α，根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获取所述目标物的实际高度；

S13：判断所述目标物的实际高度是否高于预设警戒高度；

S14：若所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度，则进入监控状态，实时获取所述目标物图像并对所述目标物实时跟踪监控；

S15：若所述目标物的实际高度等于或者高于预设警戒高度，则进入报警状态，驱动报警装置报警并实时发送报警信息，直至所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度为止。

具体的，判断所述目标物的实际高度是否高于预设警戒高度的判断结果可分为以下三种情况：若所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度，且经过对所述目标的运动轨迹跟踪分析，显示为目标物的运动在报警区域下方，则进入监控状态，实时获取所述目标物图像并对所述目标物实时跟踪监控；若所述目标物的实际高度等于或者高于预设警戒高度，并经过对目标的运动轨迹跟踪分析，显示为目标物从报警区域下方进入报警区域，则进入报警状态，驱动报警装置报警并实时发送报警信息；若所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度，并经过对目标的运动轨迹跟踪分析显示为目标从报警区域运动至报警高度下方区域，则结束一次报警并进入监控状态，继续实时获取所述目标物图像并实时跟踪监控。

本发明提供的防人为外力破坏的电网智能监控方法，实时获取目标物图像、实时跟踪测量目标物的实际高度，并实时判断所述目标物的实际高度与预设报警高度的高低，从而实现目标物的实时监控与报警。通过本防人为外力破坏的电网智能监控方法可实现电力杆塔及高压线缆下方等监控区域的实时监控以及自动报警，通过相机参数和目标物图像坐标获得的目标物的实际高度误差较小，监控状态以及报警状态的判断准确、精度高，可以有效避免人工监控以及报警带来的较大误差和延时。本发明提供的防人为外力破坏的电网智能监控方法，可以解决现有技术中监控精度差、无法实时监控的问题。

请参考图2，所示为本发明实施例中提供的相机内外方位参数标定反算方法的示意图。

如图2所示，上述通过相机内外方位参数标定反算方法获得相机参数包括：

获取任意选取的竖直标定物M和标定物N的图像，并根据所述标定物M和标定物N的图像分别获取所述标定物M和标定物N的图像坐标；测量并获取所述标定物M和标定物N的实际高度，所述标定物M的实际高度记为B₁C₁，所述标定物N的实际高度记为B₂C₂，其中，点B₁为所述标定物M与地面的交点，点C₁为所述标定物M的顶点，点B₂为所述标定物N与地面的交点，点C₂为所述标定物N的顶点；根据所述标定物M和标定物N的实际高度、所述标定物M和标定物N的图像坐标计算获得OA₁和OB₁、OA₂和OB₂的长度值，所述OA₁和OB₁、OA₂和OB₂的长度值为包含有所述相机参数的表达式，其中，点O为相机所在杆塔与地面的交点，点A₁为所述标定物M顶点C₁在相机投影方向的投影点，点A₂为所述标定物N顶点C₂在相机投影方向的投影点；根据相机投影关系 $\left\{\begin{array}{c}{B}_1{C}_1=\frac{A_1{B}_1}{{\mathrm{OA}}_1}H\\ B_2{C}_2=\frac{A_2{B}_2}{{\mathrm{OA}}_2}H\end{array}\right.,$ 获取所述相机参数，其中，A₁B₁＝OA₁-OB₁，A₂B₂＝OA₂-OB₂。

具体的，以一个竖直标定物BC为例，参数计算方法与计算过程如下：光心到CCD成像中心距离＝8mm；

$\frac{BC}{H}=\frac{AB}{OA}$

$BC=\frac{AB}{OA}H$

AA'²+OA'²＝OA²

解算出OA。

同理,解算出OB。

AB＝OA-OB

$\frac{BC}{H}=\frac{AB}{OA}$

$BC=\frac{AB}{OA}H$

其中，BC为现场实际量测的地物高度，

点O为相机所在杆塔与地面的交点，

点A为所述标定物BC的顶点C在相机投影方向的投影点，

a、a’、b以及b分别为：

o’为：相机成像焦点到成像面的垂直焦点，即图像坐标系的中心点；

o”为将投影面延伸至与oO垂线相交的交点，

A’、B’和C’分别为：

A’点：相机成像中心与目标顶点C连线oC与地平面交点到空间坐标系Y轴的垂直投影点；

B’点：目标低点在地平面投影点到空间坐标系Y轴的垂直投影点；

C’点：目标顶点C到AA’在平面oAA’内的垂直投影点。

任取两个竖直标定物M和标定物N，测量标定物M和标定物N的高度，记为B1C1和B2C2，获得如下等式：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_1{C}_1=\frac{A_1{B}_1}{{\mathrm{OA}}_1}H\\ B_2{C}_2=\frac{A_2{B}_2}{{\mathrm{OA}}_2}H\end{array}\right.$

$\frac{B_1{C}_1}{B_2{C}_2}=\frac{\frac{A_1{B}_1}{{\mathrm{OA}}_1}}{\frac{A_2{B}_2}{{\mathrm{OA}}_2}},$ 计算出α，再计算出H。

通过上述标定方法计算出α，再计算出H后，即可确定整个投影体系，从而可以根据任意标定物的投影计算出该标定物的垂直高度。

上述根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获得目标物的实际高度包括：根据所述相机参数计算获得OA和AB的长度值，所述OA和AB的长度值为包含有所述目标物实际高度的表达式，其中，所述目标物的实际高度记为BC，点B为所述目标物与地面的交点，点C为所述目标物的顶点，点O为相机所在杆塔与地面的交点，点A为所述目标物顶点C在相机投影方向的投影点；根据所述相机的安装高度H、OA和AB的长度值以及相机投影关系，获取所述目标物的实际高度。

请参考图3和图4，所示分别为本发明实施例中提供的地面起伏影响的示意图和本发明实施例中提供的地面起伏影响校正流程图。

如图3所示，对于图2所示的通过相机内外方位参数标定反算方法获得相机参数以及目标物实际高度的方法仅对于地面起伏不大且较为平坦的情况适用。对于起伏较大的地面，上述投影关系会因地形起伏的影响而产生误差，从上述分析过程可以看出，地形起伏并不会引起相机倾斜角参数的变化，但是会对相机安装高度H造成影响，因此，根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获得目标物的实际高度之前，还需要对地面起伏影响进行校正，如图4所示，地面起伏影响校正包括：

S21：增加竖直标定物的数量，通过所述标定物将地面微分成对应的小块区域；

S22：独立计算每个所述小块区域内的相机参数，根据所述小块区域内的相机参数获得进入该小块区域内的目标物的实际高度。

具体的，由标定物1和标定物2所标定的投影体系，其相机安装高度H比由标定物3和标定物4所确定的投影体系相机安装高度H要高，因此，对于地形起伏较大的地区，减少地形起伏影响的办法是增加标定物的数量，通过标定物将地面微分成相应的小块区域，对每个小块区域独立计算相该区域的相机参数，即相机安装高度H，当目标物位于某个区域时，便通过该区域的相机参数计算目标物实际高度和警戒高度，以减少起伏地形的影响。

例如，当某一目标物进入标定物1所在地区时，通过标定物1所在地区的相机参数计算目标物实际高度和警戒高度，若目标物的实际高度高于该警戒高度，则进入报警状态；随着目标物的不断运动，当目标物运动到标定物4所在地区时，通过标定物4所在地区的相机参数独立计算目标物实际高度和警戒高度，若目标物的实际高度高于该警戒高度，则进入报警状态。由于标定物1和标定物4所在地区地形起伏较大，通常，根据其所在小块区域独立计算的相应相机参数差别较大，从而使得小块区域计算获得的目标物实际高度和警戒高度也相差较大，因此，当地形起伏较大时，根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获得目标物的实际高度之前，还需要对地面起伏影响进行校正。

请参考图5和图6，所示分别为本发明实施例中提供的地面倾斜影响的示意图和本发明实施例中提供的地面倾斜影响校正流程图。

如图5所示，对于图2所示的通过相机内外方位参数标定反算方法获得相机参数以及目标物实际高度的方法仅对平坦地面适用。对于倾斜地面，上述投影关系会因地形倾斜的影响而产生误差。因此，根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获得目标物的实际高度之前，还需要对地面倾斜影响进行校正，如图6所示，地面倾斜影响校正包括：

S31：选取并标定能够反映倾斜地形的地点，获取所述相机在水平方向上的倾斜角α和相机的安装高度H₀，其中，所述安装高度H₀为沿地形的倾斜方向上的安装高度；

S32：根据所述倾斜角α和所述安装高度H₀计算获得目标物的实际高度，所述目标物的实际高度为沿地形的倾斜方向上的实际高度。

例如：选取能够反应地形走向的标定物1和标定物2标定标定物1和标定物2所在的倾斜地面，获取相机在水平方向上的倾斜角α和相机的安装高度H₀，此时确定的相机安装高度H₀为沿地形的倾斜方向上的安装高度，即安装高度H₀为安装高度H与地形倾角α斜率的乘积，计算获得的目标物实际高度为沿地形的倾斜方向上的实际高度，即垂直度于地形走线的高度，同时，警戒高度也为沿地形的倾斜方向上的警戒高度。当经过地面倾斜影响校正后的目标物实际高度高于警戒高度时，则进入报警状态。

请参考图7，所示为本发明实施例中提供的实时获取监控区域内每一个目标区域的目标物图像的流程图。

如图7所示，所述实时获取监控区域内每一个目标区域的目标物图像包括：

S41：实时采集监控区域内的原始图像；

S42：从所述原始图像中分离目标区域，获取背景区域；

S43：根据所述原始图像和所述背景区域，获取前景区域；

S44：对所述前景区域做目标区域分割，将前景区域分割成矢量化目标区域，获取监控区域内每一个目标物的目标物图像。

其中，步骤S42具体为：利用智能相机所采集的原始图像的前20帧建立监控区域的背景数据，所述背景数据中分离了监控区域内所有运动目标，仅包含固定场景信息。

步骤S43具体为：对实时获取的原始图像与背景图像做图像减法，从而获取对应的前景区域。

步骤S44具体为：在初始化时间内对同名像素点做信号积分，依据像素灰度值的特征分别在不同区域内积分，当积分时间够长时背景的积分信号强度一定大于运动目标积分信号强度，以此为依据分离背景信号和运动目标物信号，从而逐点分离每一个目标物并获取监控区域内每一个目标物的目标物图像。

为有效消除背景因变化产生的老化，本监控系统在监控过程中需持续对背景数据进行实时更新，保持背景数据的有效性。

请参考图8，所示为本发明实施例中提供的对目标物进行跟踪测量的流程图。

如图8所示，所述对目标物进行跟踪测量包括：

S51：对每一个目标物图像做序列归并和运动序列分析；

S52：跟踪每一个目标物在监控区域内的运动，监控每一目标的运动轨迹并分析其运动特征，并实时测量每一个目标物的图像坐标。

具体过程为：

新目标出现，经计算不属于任何一个已知序列，则新建一个运动序列；

在后续帧中，对所有目标做位置计算，每个目标归并入各自的序列，更新运动方程参数；新目标归入新的序列；每个目标在归并后根据运动方程计算其下一帧的预测位置；每一运动序列的目标在不同帧的位置构成一个离散的运动轨迹；

对于预测位置超出监控区域之外，序列不再更新的目标序列，判定为目标运动出监控区域，目标消失，删除序列；

通过目标物图像坐标计算目标物空间坐标，即目标物实际高度，通过所述空间坐标高度判定是否触发报警；

通过目标物运动轨迹判定目标运动，目标物由低处向高处运动并超过警戒高度时，判定为目标侵入电网报警区域，并开始报警；目标物由高处向低处运动并低于警戒高度时，判定为目标离开电网报警区域，报警停止。

请参考图9，所示为本发明实施例中提供的发送报警信息的流程图。

如图9所示，所述发送报警信息包括：

S61：获取进入报警状态时刻的报警图像；

S62：通过无线网络将包含有所述报警图像的报警信息实时发送至值班人员的电子设备上，以便值班人员及时对报警信息做出处理。

所述报警状态还包括：持续采集进入报警状态的监控区域图像，并保存至报警服务器；持续发送所述监控区域图像至监控计算机，直至引发报警状态的目标物的实际高度低于预设的警戒高度，解除报警状态。

请参考图10，所示为本发明实施例中提供的警戒线示意图。

如图10所示，警戒线可以设定为距离电力线最低弧具有一个预设固定值的高度线，比如，警戒线为距离电力线最低弧5米的高度，也可以根据其他算法设定。警戒线还可以包含两条子警戒线，警戒线1和警戒线2，两条子警戒线到电力线最低弧具有不同的距离，目标物实际高度达到不同的子警戒线时，则分别触发不同的报警。比如，目标物实际高度达到警戒线1，则触发预报警，驱动报警装置进行预报警并实时发送预报警信息，直至目标物实际高度低于警戒线1为止；若所述目标物在预报警后没有及时撤离，继续接近报警区域并达到警戒线2，触发报警，驱动报警装置报警并实时发送报警信息，直至目标物实际高度低于警戒线2为止。

请参考图11，所示为本发明实施例中提供的防人为外力破坏的电网智能监控系统的结构示意图。

如图11所示，基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种应用于上述方法的防人为外力破坏的电网智能监控系统，所述防人为外力破坏的电网智能监控系统包括：

图像获取模块101，用于实时获取监控区域内每一个目标区域的目标物图像；

跟踪测量模块102，用于对获取到目标图像的目标物进行跟踪测量，并获取所述目标物图像坐标；

标定模块103，通过对已知高度标定物进行实测获取标定物的图像坐标，通过标定物实际高度和所述图像坐标高度反算系统的相机参数，包括相机安装高度H、水平方向上的倾斜角α和相机分辨率信息；

实际高度获取模块104，用于根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获取所述目标物的实际高度；

报警判断模块105，用于判断所述目标物的实际高度是否高于预设警戒高度，若所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度，则进入监控状态，实时获取所述目标物图像并对所述目标物实时跟踪监控；若所述目标物的实际高度等于或者高于预设警戒高度，则进入报警状态，驱动报警装置报警并实时发送报警信息，直至所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度为止。

所述报警判断模块105中还包括报警模块，所述报警模块由包括物理报警模块和软件报警模块。其中物理报警模块包括高音报警器和控制电路等，在发生报警时，报警器发出高音报警，提示目标物入侵示警；软件报警在发生入侵报警后，将报警信息通过无线网络发送给服务器软件，在监控软件上显示报警杆塔、报警信息和报警图像；同时通过微信等软件将报警信息、报警图像发送给值班人员，提示值班人员及时处理。

所述防人为外力破坏的电网智能监控系统还包括起伏地面校正模块和倾斜地面校正模块，分别用于校正地面起伏的影响和地面倾斜的影响。

请参考图12，所示为本发明实施例中提供的图像获取模块101的结构示意图。

如图12所示，所述图像获取模块101还包括：

S1011：原始图像采集子模块，用于实时采集监控区域内的原始图像；

S1012：背景区域获取子模块，用于从所述原始图像中分离目标区域，获取背景区域；

S1013：前景区域获取子模块，用于根据所述原始图像和所述背景区域，获取前景区域；

S1014：矢量化目标区域分割子模块，用于对所述前景区域做目标区域分割，将前景区域分割成矢量化目标区域，获取监控区域内每一个目标物的目标物图像。

请参考图13，所示为本发明实施例中提供的跟踪测量模块102的结构示意图。

如图13所示，所述跟踪测量模块102还包括：

序列归并和运动序列分析模块1021，用于对每一个目标物图像做序列归并和运动序列分析；

监控模块1022，用于跟踪每一个目标物在监控区域内的运动，监控每一目标的运动轨迹并分析其运动特征，并实时测量每一个目标物的图像坐标。

请参考图14，所示为本发明实施例中提供的报警模块的结构示意图。

如图14所示，所述报警判断模块105还包括报警模块，所述报警模块包括：

报警图像获取模块1051，用于获取进入报警状态时刻的报警图像；

报警信息发送模块1052，用于通过无线网络将包含有所述报警图像的报警信息实时发送至值班人员的电子设备上，以便值班人员及时对报警信息做出处理。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

可以理解的是，本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC1、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种防人为外力破坏的电网智能监控方法，其特征在于，所述防人为外力破坏的电网智能监控方法包括：

实时获取监控区域内每一个目标区域的目标物图像，并对获取到目标图像的目标物进行跟踪测量，获取所述目标物图像坐标；

通过相机内外方位参数标定反算方法获得相机参数，所述相机参数包括相机的安装高度H和相机在水平方向上的倾斜角α，并根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获取所述目标物的实际高度；

判断所述目标物的实际高度是否高于预设警戒高度；

若所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度，则进入监控状态，实时获取所述目标物图像并对所述目标物实时跟踪监控；

若所述目标物的实际高度等于或者高于预设警戒高度，则进入报警状态，驱动报警装置报警并实时发送报警信息，直至所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度为止。

2.根据权利要求1所述的防人为外力破坏的电网智能监控方法，其特征在于，所述通过相机内外方位参数标定反算方法获得相机参数包括：

获取任意选取的竖直标定物M和标定物N的图像，并根据所述标定物M和标定物N的图像分别获取所述标定物M和标定物N的图像坐标；

测量并获取所述标定物M和标定物N的实际高度，所述标定物M的实际高度记为B₁C₁，所述标定物N的实际高度记为B₂C₂，其中，点B₁为所述标定物M与地面的交点，点C₁为所述标定物M的顶点，点B₂为所述标定物N与地面的交点，点C₂为所述标定物N的顶点；

根据所述标定物M和标定物N的实际高度、所述标定物M和标定物N的图像坐标计算获得OA₁和OB₁、OA₂和OB₂的长度值，所述OA₁和OB₁、OA₂和OB₂的长度值为包含有所述相机参数的表达式，其中，点O为相机所在杆塔与地面的交点，点A₁为所述标定物M顶点C₁在相机投影方向的投影点，点A₂为所述标定物N顶点C₂在相机投影方向的投影点；

根据相机投影关系 $\left\{\begin{array}{c}{B}_1{C}_1=\frac{A_1{B}_1}{{\mathrm{OA}}_1}H\\ B_2{C}_2=\frac{A_2{B}_2}{{\mathrm{OA}}_2}H\end{array}\right.,$ 获取所述相机参数，其中，A₁B₁＝OA₁-OB₁，A₂B₂＝OA₂-OB₂。

3.根据权利要求1所述的防人为外力破坏的电网智能监控方法，其特征在于，所述根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获得目标物的实际高度包括：

根据所述相机参数计算获得OA和AB的长度值，所述OA和AB的长度值为包含有所述目标物实际高度的表达式，其中，所述目标物的实际高度记为BC，点B为所述目标物与地面的交点，点C为所述目标物的顶点，点O为相机所在杆塔与地面的交点，点A为所述目标物顶点C在相机投影方向的投影点；

根据所述相机的安装高度H、OA和AB的长度值以及相机投影关系，获取所述目标物的实际高度。

4.根据权利要求3所述的防人为外力破坏的电网智能监控方法，其特征在于，所述根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获得目标物的实际高度之前，还包括对起伏地面影响的校正，其中包括：

增加竖直标定物的数量，通过所述标定物将地面微分成对应的小块区域；

独立计算每个所述小块区域内的相机参数，根据所述小块区域内的相机参数获得进入该小块区域内的目标物的实际高度。

5.根据权利要求3所述的防人为外力破坏的电网智能监控方法，其特征在于，所述根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获得目标物的实际高度之前，还包括对倾斜地形影响的校正，其中包括：

选取并标定能够反映倾斜地形的地点，获取所述相机在水平方向上的倾斜角α和相机的安装高度H₀，其中，所述安装高度H₀为沿地形的倾斜方向上的安装高度；

根据所述倾斜角α和所述安装高度H₀计算获得目标物的实际高度，所述目标物的实际高度为沿地形的倾斜方向上的实际高度。

6.根据权利要求1所述的防人为外力破坏的电网智能监控方法，其特征在于，所述实时获取监控区域内每一个目标区域的目标物图像包括：

实时采集监控区域内的原始图像；

从所述原始图像中分离目标区域，获取背景区域；

根据所述原始图像和所述背景区域，获取前景区域；

对所述前景区域做目标区域分割，将前景区域分割成矢量化目标区域，获取监控区域内每一个目标物的目标物图像。

7.根据权利要求1所述的防人为外力破坏的电网智能监控方法，其特征在于，所述对目标物进行跟踪测量包括：

对每一个目标物图像做序列归并和运动序列分析；

跟踪每一个目标物在监控区域内的运动，监控每一目标的运动轨迹并分析其运动特征，并实时测量每一个目标物的图像坐标。

8.根据权利要求1所述的防人为外力破坏的电网智能监控方法，其特征在于，所述发送报警信息包括：

获取进入报警状态时刻的报警图像；

通过无线网络将包含有所述报警图像的报警信息实时发送至值班人员的电子设备上，以便值班人员及时对报警信息做出处理。

9.一种防人为外力破坏的电网智能监控系统，其特征在于，所述防人为外力破坏的电网智能监控系统包括：

图像获取模块，用于实时获取监控区域内每一个目标区域的目标物图像；

跟踪测量模块，用于对获取到目标图像的目标物进行跟踪测量，并获取所述目标物图像坐标；

标定模块，通过对已知高度标定物进行实测获取标定物的图像坐标，通过标定物实际高度和所述图像坐标高度反算系统的相机参数，包括相机安装高度H、水平方向上的倾斜角α和相机分辨率信息；

实际高度获取模块，用于根据所述相机参数和所述目标物图像坐标获取所述目标物的实际高度；

报警判断模块，用于判断所述目标物的实际高度是否高于预设警戒高度，若所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度，则进入监控状态，实时获取所述目标物图像并对所述目标物实时跟踪监控；若所述目标物的实际高度等于或者高于预设警戒高度，则进入报警状态，驱动报警装置报警并实时发送报警信息，直至所述目标物的实际高度低于预设的警戒高度为止。

10.根据权利要求9所述的防人为外力破坏的电网智能监控系统，其特征在于，所述防人为外力破坏的电网智能监控系统还包括起伏地面校正模块，用于校正地面起伏的影响。

11.根据权利要求9所述的防人为外力破坏的电网智能监控系统，其特征在于，所述防人为外力破坏的电网智能监控系统还包括倾斜地面校正模块，用于校正地面倾斜的影响。

12.根据权利要求9所述的防人为外力破坏的电网智能监控系统，其特征在于，所述图像获取模块还包括：

原始图像采集子模块，用于实时采集监控区域内的原始图像；

背景区域获取子模块，用于从所述原始图像中分离目标区域，获取背景区域；

前景区域获取子模块，用于根据所述原始图像和所述背景区域，获取前景区域；

矢量化目标区域分割子模块，用于对所述前景区域做目标区域分割，将前景区域分割成矢量化目标区域，获取监控区域内每一个目标物的目标物图像。

13.根据权利要求9所述的防人为外力破坏的电网智能监控系统，其特征在于，所述跟踪测量模块还包括：

序列归并和运动序列分析模块，用于对每一个目标物图像做序列归并和运动序列分析；

监控模块，用于跟踪每一个目标物在监控区域内的运动，监控每一目标的运动轨迹并分析其运动特征，并实时测量每一个目标物的图像坐标。

14.根据权利要求9所述的防人为外力破坏的电网智能监控系统，其特征在于，所述报警判断模块还包括报警模块，所述报警模块包括：

报警图像获取模块，用于获取进入报警状态时刻的报警图像；

报警信息发送模块，用于通过无线网络将包含有所述报警图像的报警信息实时发送至值班人员的电子设备上，以便值班人员及时对报警信息做出处理。