CN112040117A - 一种高压电线巡检拍摄的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力电网线路巡检技术领域，具体地说，涉及一种高压电线巡检拍摄的方法及装置。一种高压电线巡检拍摄的方法，包括以下步骤：对整段高压电线拍摄全景图；识别全景图中的高压电线轮廓，并确定高压电线曲线参数；根据高压电线曲线参数确定拍摄方法；根据拍摄方法执行对高压电线拍摄。本发明的有益效果是：在高压电线的电力巡检过程中，能够根据不同高压电线位置及轮廓进行拍摄，获得具有局部特征的高压电线图片，可确定出局部损坏或老化的位置。

Description

一种高压电线巡检拍摄的方法及装置
技术领域
本发明涉及电力电网线路巡检技术领域，更具体地，涉及一种高压电线巡检拍摄的方法及装置。
背景技术
在高压电线线路的巡检工作中，通常需要对输电线路进行拍照或摄像以确定输电线路的运行情况。随着无人机行业的快速发展，目前利用无人机对高压电线输电线路进行拍摄的方法已经逐渐取代人工拍摄。
但是目前利用无人机进行电力系统巡检还存在一些问题，首先无人机等飞行器需要人工去控制飞行及拍摄，很难提高效率并浪费了人力物力；其次，一些自动控制的无人机系统只能根据两座高压电线塔的位置执行预定轨迹的飞行拍摄，没有结合实际线路情况进行针对性的拍摄作业；再次，一些无人机自动控制系统能够平行跟随输电线路飞行，并在保持安全距离的前提下进行拍摄，但是飞行状态下拍摄质量较差，没有针对高压电线的局部进行连续拍摄的方法，因此无法确定详细的高压电线的老化或损坏情况。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种高压电线巡检拍摄的方法及装置，用于解决在高压电线的电力巡检过程中，对高压电线整体或局部进行拍摄，以确定局部损坏或老化位置的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
提供一种高压电线巡检拍摄的方法，包括以下步骤：
S01、对整段高压电线拍摄全景图；
S02、识别全景图中的高压电线轮廓，并确定高压电线曲线参数；
S03、根据高压电线曲线参数确定拍摄方法；
S04、根据拍摄方法执行对高压电线拍摄。
优选地，所述步骤S01之前，还包括确定两个高压电线塔坐标及全景图拍摄位置的坐标，并控制飞行器飞至拍摄位置悬停，调整拍摄角度与拍摄装置参数的步骤S00。
在拍摄全景图前需要做好准备工作，在确定两个高压电线塔坐标及全景图拍摄位置的坐标后，飞行器需要飞行至预定的拍摄区域，根据高压电线的跨度、方向等情况确定拍摄位置、拍摄角度、拍摄方法。上一步优选方案要解决的技术问题是，确定拍摄全景图的准备工作。
优选地，所述步骤S01中，所述拍摄全景图包括利用拍摄装置进行单张拍摄或滑动全景拍摄。
当拍摄位置比较远，拍摄装置的取景器能够一次拍摄整段高压电线时，可采用单张拍摄的方式；当拍摄位置比较近，拍摄装置的取景器不能一次拍摄整段高压电线时，可采用全景拍摄的方式。上一步优选方案所要解决的技术问题是，飞行器在不同的全景图拍摄位置均能实现高压电线全景图的拍摄。
优选地，所述步骤S02中，所述识别全景图中的高压电线轮廓曲线包括两种方式：
第一种，对图片中的色彩进行分析识别，通过色彩分界线确定高压电线主体轮廓曲线；
第二种，通过电线主体关键特征点的位置确定出高压电线主体轮廓曲线，所述关键特征点包括高压电线两端端点及中点。
识别图像中的高压电线轮廓曲线主要有2种方式，一种是直接根据图像中的颜色界限识别，由于高压电线轮廓为黑色或近似黑色，而背景为白色天空或绿色山林等，根据颜色分界即可识别出所要的轮廓；另外一种是根据关键特征点进行识别，由于高压电线均为对称的中间低两边高的弧线，因此根据两端端点、中间最低点及拍摄信息即可识别出高压电线轮廓。上一步优选方案所要解决的技术问题是，通过图像确定识别高压电线轮廓的具体方式。
优选地，所述步骤S02中，所述确定高压电线曲线参数具体为，通过高压电线主体轮廓曲线、高压电线塔与拍摄点位置坐标、拍摄装置参数确定高压电线曲线参数，所述曲线参数包括长度、垂度与曲率。
在拍摄点生成的图像进行识别轮廓后，可根据高压电线主体轮廓曲线、拍摄点位置信息、拍摄角度、拍摄距离信息确定高压电线曲线的长度、垂度与曲率参数。上一步优选方案所要解决的技术问题是，通过轮廓确定识别高压电线曲线参数的具体方式。
优选地，所述步骤S03中，所述拍摄方法包括：
T1、根据高压电线曲线参数，沿长度方向将高压电线轮廓曲线拆分成若干段首尾相连的、均匀的线段；
T2、根据每段线段的参数信息，确定飞行器的飞行指令，所述飞行指令包括飞行路径、拍摄点位置信息和拍摄角度；
T3、根据每段线段的参数信息，确定拍摄装置的拍摄参数，所述拍摄参数包括焦距。
在确定高压电线曲线参数后，根据曲线的长度及高度数据，沿曲线的长度方向将曲线拆分成若干个首尾相连的、均匀的线段，方便对线段进行局部拍摄。同时再根据要拍摄的曲线线段的参数信息，可以确定出飞行器拍摄局部照片的具体位置信息、飞行至该位置的路径、拍摄装置的焦距。上一步优选方案所要解决的技术问题是，根据高压电线曲线参数确定出具体的局部线段的拍摄方法。
优选地，所述步骤S04之后，还包括对局部拍摄的照片进行拼接处理，形成完整高压电线图的步骤S05。
根据对高压电线均匀拆分的信息及每张局部照片拍摄的信息，可以将每张局部照片一一拼接起来。上一步优选方案所要解决的技术问题是，拍摄装置进行局部拍摄会得到若干张照片，对图片进行巡检分析时需要确定损坏的具体的位置或相对位置，因此需要对图片进行拼接处理，以形成一张整体的高压电线图。
一种高压电线巡检拍摄的装置，包括飞行器、拍摄装置、定位装置、数据处理装置，其中，
所述飞行器用于执行高压电线巡检拍摄的飞行过程；
所述拍摄装置用于对整段高压电线进行全景图拍摄及局部拍摄；
所述定位装置用于确定图像拍摄的位置信息；
所述数据处理装置用于对全景图进行色彩识别，确定高压电线轮廓与曲线参数，根据高压电线曲线参数确定各局部的拍摄方法，并确定飞行器的飞行指令。
优选地，所述拍摄装置包括广角拍摄装置和4k像素拍摄装置，广角拍摄装置用于拍摄全景图，4k像素拍摄装置用于对高压电线进行局部拍摄。
由于拍摄全景图和局部拍摄所需拍摄装置的配置不同，全景图的拍摄需要变焦的范围更大，局部拍摄需要更高的像素，因此可使用2组拍摄装置分别进行全景图与局部拍摄。上一步优选方案所要解决的技术问题是，不同拍摄情况下对拍摄装置配置的需求。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：在高压电线的电力巡检过程中，能够根据不同高压电线的轮廓进行拍摄，获得具有局部特征的整体高压电线图片，可确定出局部损坏或老化的位置。
附图说明
图1为本发明的实施例1拍摄方法的流程图。
图2为本发明对高压电线曲线拆分进行局部拍摄的示意图。
图3为本发明的实施例2拍摄装置的结构图。
具体实施方式
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图1所示，一种高压电线巡检拍摄的方法，包括以下步骤，
N01.在拍摄全景图前需要做好准备工作，根据所要拍摄的高压电线塔的坐标位置信息及周围环境因素等，确定出拍摄全景图的坐标位置，然后控制飞行器飞至该目标拍摄区域悬停，人工调整或飞行器自动调整拍摄装置的拍摄角度与拍摄参数。
N02.确定拍摄前的准备工作后，开始对整段高压电线拍摄全景图。全景图要保证整段高压电线都拍摄在同一张照片中，同时记录拍摄全景图时的位置信息。其中当拍摄位置比较远，拍摄装置的取景器能够一次拍摄整段高压电线时，可采用单张拍摄的方式；当拍摄位置比较近，拍摄装置的取景器不能一次拍摄整段高压电线时，可采用滑动全景拍摄的方式。
N03.拍摄好全景图后，飞行器继续保持悬停状态。然后开始识别全景图中的高压电线轮廓，可通过两种方式进行高压电线轮廓曲线的识别：一种是直接根据图像中的颜色界限识别，由于高压电线轮廓为黑色或近似黑色，而背景为白色天空或绿色山林等，根据颜色分界即可识别出所要的轮廓；另外一种是根据关键特征点进行识别，由于高压电线均为对称的中间低两边高的弧线，因此根据高压电线两端端点、中点可识别出高压电线轮廓。进行识别轮廓后，可根据高压电线塔的坐标位置、拍摄点的坐标位置、高压电线主体轮廓曲线、拍摄角度、拍摄距离信息确定出高压电线曲线的长度、垂度与曲率参数，并形成具有曲线参数的高压电线轮廓曲线。
N04.在确定高压电线曲线参数后，飞行器继续保持悬停状态，并根据曲线参数将曲线分成若干个画面进行局部拍摄，且每个画面中的曲线保持头尾相连，如图2所示。然后根据高压电线曲线参数与拆分出的局部画面确定出飞行器拍摄局部照片的具体位置与方向、飞行至该位置的路径、拍摄装置的焦距、焦段。
N05.根据上述拍摄方法执行对拆分后的高压电线局部线段进行拍摄。飞行器根据路径参数飞至第一个拍摄点位置，自动调整拍摄角度、拍摄方向、拍摄装置的焦距，对第一个局部高压电线曲线画面拍摄一张或多张局部特征的图像。然后飞行器飞至第二个拍摄点重复上述操作，直至完成最后一个拍摄点的拍摄作业后，自动返回至初始位置或控制平台。
N06.飞行器执行上述拍摄作业返回后，开始对局部拍摄的照片按顺序进行拼接处理，形成完整高压电线图，以便后续对图片进行巡检分析并确定损坏的具体的位置或相对位置。
实施例2
如图3所示，一种高压电线巡检拍摄的装置，包括飞行器10、拍摄装置20、定位装置30、数据处理装置40。
所述飞行器10用于执行高压电线巡检拍摄的飞行过程；所述拍摄装置20用于拍摄图像；所述定位装置30用于确定图像拍摄的位置信息；所述数据处理装置40用于对全景图进行色彩识别，确定高压电线轮廓与曲线参数，并确定飞行器10的飞行指令与拍摄装置20的拍摄参数。
作为优选，所述拍摄装置20包括2个摄像机，一个拍摄装置为长焦摄像机，用于拍摄全景图，另一个拍摄装置为4k像素摄像机，用于对高压电线进行局部拍摄。
上述一种高压电线巡检拍摄的装置执行巡检拍摄的步骤如下：
M01.根据所要拍摄的高压电线塔的坐标位置信息及周围环境因素等，确定出拍摄全景图的坐标位置，控制飞行器10飞至该目标拍摄区域悬停，人工调整或飞行器10自动调整拍摄装置20的拍摄角度与拍摄参数。
M02.通过长焦摄像机拍摄全景图，全景图要保证整段高压电线都拍摄在同一张照片中，同时定位装置30记录拍摄全景图时的位置信息。当拍摄位置比较远，长焦摄像机的取景器能够一次拍摄整段高压电线时，可采用单张拍摄的方式；当拍摄位置比较近，长焦摄像机的取景器不能一次拍摄整段高压电线时，可采用全景拍摄的方式。
M03.拍摄好全景图后，飞行器10继续保持悬停状态。然后数据处理装置40开始识别全景图中的高压电线轮廓，可通过两种方式进行高压电线轮廓曲线的识别：一种是直接根据图像中的颜色界限识别，由于高压电线轮廓为黑色或近似黑色，而背景为白色天空或绿色山林等，根据颜色分界即可识别出所要的轮廓；另外一种是根据关键特征点进行识别，由于高压电线均为对称的中间低两边高的弧线，因此根据两端端点与中点即可识别出高压电线轮廓。进行识别轮廓后，数据处理装置40根据高压电线主体轮廓曲线、定位装置30记录的拍摄点位置信息、长焦摄像机的拍摄角度、拍摄距离信息确定出高压电线曲线的长度、垂度与曲率参数，并形成具有曲线参数的高压电线轮廓曲线。
M04.在确定高压电线曲线参数后，飞行器10继续保持悬停状态，数据处理装置40根据曲线参数将曲线沿长度方向分成若干个首尾相连的、均匀的曲线线段进行局部拍摄，如图2所示。然后数据处理装置40根据高压电线曲线参数与拆分出的局部画面确定出飞行器10拍摄局部照片的具体位置与方向、飞行至该位置的路径、拍摄装置20的焦距参数。
M05.根据数据处理装置40确定出的拍摄方法执行对高压电线局部进行拍摄。飞行器10根据路径参数飞至第一个拍摄点位置，自动调整拍摄角度、拍摄方向、4k像素摄像机的焦距、焦段，4k像素摄像机对第一个局部高压电线曲线画面拍摄一张或多张局部特征的图像。然后飞行器10飞至第二个拍摄点重复上述操作，直至完成最后一个拍摄点的拍摄作业后，自动返回至初始位置或控制平台。
M06.飞行器10执行上述拍摄作业返回后，数据处理装置40开始对局部拍摄的照片按顺序进行拼接，形成完整高压电线图，以便后续对图片进行巡检分析并确定损坏的具体的位置或相对位置。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高压电线巡检拍摄的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、对整段高压电线拍摄全景图；
S02、识别全景图中的高压电线轮廓，并确定高压电线曲线参数；
S03、根据高压电线曲线参数确定拍摄方法；
S04、根据拍摄方法执行对高压电线拍摄。
2.根据权利要求1所述的一种高压电线巡检拍摄的方法，其特征在于，所述步骤S01之前，还包括确定两个高压电线塔坐标及全景图拍摄位置的坐标，并控制飞行器飞至拍摄位置悬停，调整拍摄装置角度与参数的步骤S00。
3.根据权利要求1所述的一种高压电线巡检拍摄的方法，其特征在于，所述步骤S01中，所述拍摄全景图，具体为：利用拍摄装置进行单张拍摄或滑动全景拍摄。
4.根据权利要求1所述的一种高压电线巡检拍摄的方法，其特征在于，所述步骤S02中，所述识别全景图中的高压电线轮廓曲线包括两种方式：
第一种，对图片中的色彩进行分析识别，通过色彩分界线确定高压电线主体轮廓曲线；
第二种，通过电线主体关键特征点的位置确定出高压电线主体轮廓曲线，所述关键特征点包括高压电线两端端点及中点。
5.根据权利要求1所述的一种高压电线巡检拍摄的方法，其特征在于，所述步骤S02中，所述确定高压电线曲线参数，具体为：通过高压电线主体轮廓曲线、高压电线塔与拍摄点位置坐标、拍摄装置参数确定高压电线曲线参数，所述曲线参数包括长度、垂度与曲率。
6.根据权利要求1所述的一种高压电线巡检拍摄的方法，其特征在于，所述步骤S03中，所述拍摄方法，具体为：
T1、根据高压电线曲线参数，沿长度方向将高压电线轮廓曲线拆分成若干段首尾相连的、长度均匀的线段；
T2、根据每段曲线线段的参数信息，确定飞行器的飞行指令，所述飞行指令包括飞行路径、拍摄点位置信息和拍摄角度；
T3、根据每段曲线线段的参数信息，确定拍摄装置的拍摄参数，所述拍摄参数包括焦距。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种高压电线巡检拍摄的方法，其特征在于，所述步骤S04之后，还包括对局部拍摄的照片进行拼接，形成完整高压电线图的步骤S05。
8.一种高压电线巡检拍摄的装置，其特征在于，包括飞行器(10)、拍摄装置(20)、定位装置(30)、数据处理装置(40)，其中，
所述飞行器(10)用于根据飞行指令执行高压电线巡检拍摄的飞行过程；
所述拍摄装置(20)用于安装在飞行器(10)上，用于对整段高压电线进行全景图拍摄及局部拍摄；
所述定位装置(30)用于安装在飞行器(10)上，确定图像拍摄的位置信息；
所述数据处理装置(40)安装在飞行器(10)上，用于对全景图进行识别，确定高压电线轮廓与曲线参数，根据高压电线曲线参数确定各局部的拍摄方法，以及确定所述飞行器(10)的飞行指令。
9.根据权利要求8所述的一种高压电线巡检拍摄的装置，其特征在于，所述拍摄装置(20)包括安装在飞行器(10)上的广角拍摄装置和4k像素拍摄装置，广角拍摄装置用于对整段高压电线拍摄全景图像，4k像素拍摄装置用于对高压电线进行局部拍摄。
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