CN114170131A - 一种输电线路设备缺陷检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路设备缺陷检测方法及系统，包括通过无人机采集设备采集输电线路中的防振锤图像，基于采集的图像选取图像中防振锤角点和输电线路标定点作为检测点，获取选取的检测点在图像中的图像坐标，基于无人机采集设备的成像原理和无人机采集设备的参数，得到防振锤角点和输电线路标定点图像坐标在现实中的世界坐标，根据防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标，可以计算出防振锤与输电线路之间的位置，实现对防振锤倾斜缺陷的检测，通过该方法进行防振锤倾斜缺陷检测，降低了检测过程对于图像样本的需求量，同时减少了检测过程的计算量。
Description
技术领域
本发明属于输电线路缺陷检测技术领域，特别涉及一种输电线路设备缺陷检测方法及系统。
背景技术
输电线路是电力系统的重要组成部分，它承担着电能远距离传输的任务。在输电线路中，高压架空线路杆位较高，档距较大，当导线受到风力作用时，会发生振动，导线振动时，导线悬挂处的工作条件最为不利，由于多次振动，导线因周期性的弯折会发生疲劳破坏，因此当架空线路档距大于120米时，一般采用防振锤防振。然而由于防振锤长期暴露在自然环境中，因此出现损坏和倾斜等缺陷的几率极高。现有技术中大多通过图像识别技术结合神经网络进行防振锤缺陷检测，不仅需要大量的图像作为训练样本，识别过程中的计算量也极大。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种输电线路设备缺陷检测方法及系统，通过防振锤图像中获取防振锤上对应点的世界坐标，获取防振锤与输电线路的位置关系，实现防振锤倾斜缺陷检测，所需样本图片少，计算过程简单。
本发明实施例的第一方面提供了一种输电线路设备缺陷检测方法，所述方法包括：
基于输电线路防振锤图像选取防振锤角点和输电线路标定点，获取选取的防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标；
基于防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标获取防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标；
基于防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标，进行防振锤倾斜缺陷检测。
作为上述方法的进一步优化，所述防振锤角点共设置有两点，分别为防振锤左右两个锤头的顶点，所述输电线路标定点共设置有两点，分别为防振锤线夹体与输电线路连接部分两侧端点。
作为上述方法的进一步优化，所述防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标的获取过程包括：
采用相机标定算法获取无人机采集设备的参数；
基于获取的参数对无人机采集设备进行初始化参数配置；
采用配置完成后的无人机采集设备采集输电线路防震所在区域的图像，对采集的图像进行筛选，获取输电线路防振锤图像；
基于输电线路防振锤图像获取防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标，结合无人机采集设备参数得到防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标。
作为上述方法的进一步优化，对无人机采集设备进行初始化参数配置包括：
基于无人机采集设备的参数，获取无人机采集设备的位置偏移数据，所述位置偏移数据包括无人机采集设备的旋转角度、偏移距离；
根据位置偏移数据对无人机采集设备的位置参数进行配置，固定设置无人机采集设备采集图像时的位置参数。
作为上述方法的进一步优化，对采集的图像进行筛选，获取输电线路防振锤图像的步骤包括：
获取无人机采集设备采集的图像，计算图像中防振锤区域面积，若防振锤区域面积在预设阈值范围内，则选取防振锤角点，获取其图像坐标；
基于防振锤角点的图像坐标和无人机采集设备的参数，获取防振锤角点的世界坐标；
根据防振锤角点的世界坐标得到防振锤的长度，计算防振锤长度与防振锤模板之间的比值；
筛选出比值在预设误差区间内的防振锤图像。
作为上述方法的进一步优化，基于防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标，进行防振锤倾斜缺陷检测的具体过程为：
获取防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标；
对防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标进行计算，分析防振锤角点和输电线路标定点是否在同一空间平面内；
若在同一空间平面内，则分析两个防振锤角点是否处于同一水平线上；
若处于同一水平线上，则分析防振锤角点和输电线路标定点是否在同一竖直平面内，若在则防振锤不存在倾斜缺陷。
作为上述方法的进一步优化，对防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标进行计算包括：
设定加权项数，对防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标进行加权运算，得到浮动世界坐标系；
基于得到的浮动世界坐标系进行几何运算，得到防振锤与输电线路角点之间的位置关系。
本发明实施例的第二方面提供了一种输电线路设备缺陷检测系统，所述系统包括：
图像标记模块，用于基于输电线路防振锤图像选取防振锤角点和输电线路标定点，获取选取的防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标；
坐标转换模块，用于基于防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标获取防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标；
缺陷检测模块，用于基于防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标估算防振锤与输电线路之间的位置关系，进行防振锤倾斜缺陷检测。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端，所述终端包括：
处理器；以及
计算机存储器，所述计算机存储器存储由所述处理器执行的程序，所述程序包括指令，用于执行上述的一种输电线路设备缺陷检测方法。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条程序代码，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的一种输电线路设备缺陷检测方法。
本发明的一种输电线路设备缺陷检测方法及系统，具备如下有益效果：
本发明通过无人机采集设备采集输电线路中的防振锤图像，基于采集的图像选取图像中防振锤角点和输电线路标定点作为检测点，获取选取的检测点在图像中的图像坐标，基于无人机采集设备的成像原理和无人机采集设备的参数，可得到防振锤角点和输电线路标定点图像坐标在现实中的世界坐标，根据防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标，可以计算出防振锤与输电线路之间的位置，实现对防振锤倾斜缺陷的检测，降低了对于图像样本的需求，降低了检测过程的计算量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种输电线路设备缺陷检测方法的整体流程图；
图2是筛选防振锤图像过程的流程图；
图3是防振锤倾斜缺陷检测过程的流程图；
图4是防振锤的悬挂示意图；
图5是防振锤绕Z轴旋转倾斜的示意图；
图6是防振锤绕X轴旋转倾斜的示意图；
图7是防振锤绕Y轴旋转倾斜的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
本发明实施例提供了一种输电线路设备缺陷检测方法，上述方法包括：
基于输电线路防振锤图像选取防振锤角点和输电线路标定点，获取选取的防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标；
基于防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标获取防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标；
基于防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标，进行防振锤倾斜缺陷检测。
基于上述方法，上述防振锤角点共设置有两点，分别为防振锤左右两个锤头的顶点，所述输电线路标定点共设置有两点，分别为防振锤线夹体与输电线路连接部分两侧端点。
参考图1，在本实施例中，首先通过无人机采集设备采集输电线路中的防振锤图像，基于采集的图像选取图像中防振锤角点和输电线路标定点作为检测点，其中防振锤角点的共选取两个,分别为QL,QR，其中QL为防振锤左侧锤头的顶点，QR为防振锤右侧锤头的顶点，输电线路标定点也设置有两个，分别为OL,OR,其中OL为防振锤线夹体与输电线路连接部分的左侧端点，QR为防振锤线夹体与输电线路连接部分的右侧端点，获取选取的检测点在图像中的图像坐标，基于无人机采集设备的成像原理和无人机采集设备的参数，可得到防振锤角点和输电线路标定点图像坐标在现实中的世界坐标，根据防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标，可以计算出防振锤与输电线路之间的位置。例如根据防振锤左右两侧锤头顶点在空间坐标系Z轴上的坐标，可以得到防振锤的两侧锤头世界坐标是否在同一水平面上，即可分析出防振锤是否上下倾斜。
采用该方法可以通过防振锤图像获取防振锤锤头顶点和输电线路与防振锤连接部分端点的世界坐标，从而得到防振锤与输电线路之间的位置关系，实现对防振锤的倾斜缺陷检测，相比现有技术中通过图像分析或神经网络进行缺陷检测，该方法的减少了计算量，使得计算过程更加简单。
基于上述方法，上述防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标的获取过程包括：
采用相机标定算法获取无人机采集设备的参数；
基于获取的参数对无人机采集设备进行初始化参数配置；
采用配置完成后的无人机采集设备采集输电线路防震所在区域的图像，对采集的图像进行筛选，获取输电线路防振锤图像；
基于输电线路防振锤图像获取防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标，结合无人机采集设备参数得到防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标。
在本实施例中，首先通过相机标定算法求解无人机采集设备的参数，基于获取的参数对无人机采集设备进行初始化参数配置，使得无人机采集设备每次采集图像的参数基本保持一致，使用配置完成后的无人机采集设备采集输电线路防振锤的图像，将采集到的图像进行筛选，筛除不符合标准的图像，得到输电线路防振锤图像，在输电线路防振锤图像中选取防振锤角点和输电线路标定点，获取选取角点和标定点的在图像中的图像坐标，通过无人机采集设备的成像原理和无人机采集设备参数可以得到图像坐标与世界坐标的对应关系，从而得到防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标。
本申请通过相机标定算法获取无人机采集设备的参数，根据该参数对无人机采集设备进行初始化参数配置，从而使得无人机采集设备采集图像时的参数一致，然后基于无人机采集设备的成像原理即可获取图像中图像坐标在现实中的对应的世界坐标。
基于上述方法，对无人机采集设备进行初始化参数配置包括：
基于无人机采集设备的参数，获取无人机采集设备的位置偏移数据，所述位置偏移数据包括无人机采集设备的旋转角度、偏移距离；
根据位置偏移数据对无人机采集设备的位置参数进行配置，固定设置无人机采集设备采集图像时的位置参数。
需要说明的是，通过相机标定算法可获取相机的内参数和相机的外参数，在本实施例中，通过获取无人机的外参数对无人机采集设备进行初始化参数配置。具体的是，采用相机标定算法获取无人机采集设备的外参数，分析无人机采集设备采集图像时的旋转角度和偏移位置，基于无人机采集设备采集图像时的旋转角度和偏移位置配置无人机采集设备的飞行高度、飞行角度、飞行速度、飞行角度等参数，使得无人机采集设备每次采集图像时的外参数保持一致，从而使得无人机采集设备采集的图像中的图像坐标与世界坐标的对应关系保持一致。
基于上述方法，对采集的图像进行筛选，获取输电线路防振锤图像的步骤包括：
获取无人机采集设备采集的图像，计算图像中防振锤区域面积，若防振锤区域面积在预设阈值范围内，则选取防振锤角点，获取其图像坐标；
基于防振锤角点的图像坐标和无人机采集设备的参数，获取防振锤角点的世界坐标；
根据防振锤角点的世界坐标得到防振锤的长度，计算防振锤长度与防振锤模板之间的比值；
筛选出比值在预设误差区间内的防振锤图像。
参考图2，在本实施例中，为了使缺陷检测结果更加准确，在获取无人机采集的图像后需要对图像进行筛选。具体的是，获取无人机采集设备采集的图像，提取采集图像中防振锤区域，然后计算防振锤区域的面积占整张防振锤图像的比例，选取其中防振锤区域面积在预设阈值范围内的图像，其中预设阈值范围优选为[0.3，0.4]。根据筛选后的图像选取防振锤角点的图像坐标，并结合无人机采集设备的参数和成像原理计算出防振锤角点的世界坐标，基于两角点世界坐标之间的距离可以估算出防振锤的实际长度，将估算出的防振锤长度与对应类型的防振锤模板进行比较，计算两者的长度比值，如果两者的比值在预设误差区间内，则筛选出该图片，筛选不符合的图片，其中预设误差区间优选为[0.95，1.05]。通过该方法可以筛选出高质量的防振锤图像，方便后期的倾斜缺陷检测，同时通过估算防振锤的实际长度与预设模板做比较，可以筛除无人机采集设备采集图像过程中因环境影响而采集到的错误图片，也可以验证无人机采集设备的初始参数配置是否准确，提高最终防振锤倾斜缺陷检测的准确性。
基于上述方法，基于防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标，进行防振锤倾斜缺陷检测的具体过程为：
获取防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标；
对防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标进行计算，分析防振锤角点和输电线路标定点是否在同一空间平面内；
参考图3，在本实施例中，通过防振锤角点和输电线路标定点世界坐标之间的空间几何关系，分析防振锤与输电线路之间的位置关系，判定防振锤是否存在倾斜缺陷。需要说明的是，在本实施例中，采用右手空间直角坐标系，即Z轴的正方向竖直向上。
参考图4，在常规情况下，防振锤角点和输电线路标定点在同一平面内，因此可以根据防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标计算QL,QR,OL,OR四点是否在同一平面来判断防振锤是否存在倾斜，如果QL,QR,OL,OR四点不共面则说明防振锤存在倾斜，例如，参考图5，在空间坐标系中，根据QL,QR,OL,OR四点不共面，可以判断出防振锤绕空间直角坐标系的Z轴发生了旋转倾斜。
若在同一空间平面内，则分析两个防振锤角点是否处于同一水平线上；
当QL,QR,OL,OR四点共面时，继续判断防振锤左右两侧的角点是否在同一水平线上，参考图5，常规情况下，防振锤悬挂时，防振锤左右两侧的角点在同一水平线，因此根据QL,QR的坐标是否在同一水平线上判断防振锤是否发生倾斜，例如，参考图6，在空间坐标系中，根据QL,QR不在同一水平线，可以判断出防振锤绕空间直角坐标系的X轴发生了旋转倾斜。
若处于同一水平线上，则分析防振锤角点和输电线路标定点是否在同一竖直平面内，若在则防振锤不存在倾斜缺陷。
当QL,QR,OL,OR四点共面且QL,QR在同一水平线上时，继续判断防振锤角点和输电线路标定点是否在同一竖直平面内，参考图4，常规情况下，防振锤自然悬挂在输电线路的下方，QL,QR,OL,OR不仅共面且处于同一竖直平面内，在空间坐标系中QL,QR,OL,OR处于同一X＝Δx平面内，其中Δx为常数，例如，参考图7，在空间坐标系中，根据QL,QR,OL,OR不在同一竖直平面内，可以判断出防振锤绕空间直角坐标系的Y轴发生了旋转倾斜。
根据以上过程可以判断防振锤在空间直角坐标系的X、Y、Z轴是否存在倾斜从而判断防振锤是否发生倾斜。若上述判断有一项不通过，则停止判断，说明防振锤存在倾斜缺陷。
以判断QL,QR，OL,OR四点是否在同一平面内为例说明根据世界坐标进行几何运算的具体过程，具体的是，根据得到的QL,QR，OL,OR的世界坐标，首先判断四点是否在同一个平面内，具体的是,构造平面方程，将OL,OR,QL三点代入方程求解平面方程的表达式，然后将QR的坐标进行加权运算后代入求得平面方程内，QR满足所述平面方程则说明四点共面，具体计算公式如下：
ΔQR＝(x4+Δx,y4+Δy,z4+Δz) (2)
其中，A、B、C、D为平面方程的常数系数，Δx、Δy、Δz为QR加权项。
基于上述方法，对防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标进行计算包括：
设定加权项数，对防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标进行加权运算，得到浮动世界坐标系；
基于得到的浮动世界坐标系进行几何运算，得到防振锤与输电线路角点之间的位置关系。
需要说明的是，由于在选择防振锤角点和输电线路标定点的过程中，物体的实际体积带来的误差影响，所选取的检测点对应到实际物体上会存在一定的误差，因此在计算的过程中，通过设备加权项对检测点的世界坐标进行调整，得到浮动世界坐标计算防振锤与输电线路角点之间的位置关系，可以减小物体体积带来的误差影响，降低出现倾斜缺陷误判的可能性。
本发明实施例提供了一种输电线路设备缺陷检测系统，上述系统包括：
图像标记模块，用于基于输电线路防振锤图像选取防振锤角点和输电线路标定点，获取选取的防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标；
坐标转换模块，用于基于防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标获取防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标；
缺陷检测模块，用于基于防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标估算防振锤与输电线路之间的位置关系，进行防振锤倾斜缺陷检测。
上述系统的实现方式，与上述实施例提供的一种变电现场安全监控方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本发明实施例提供了一种终端，上述终端包括：
处理器；以及
计算机存储器，所述计算机存储器存储由所述处理器执行的程序，所述程序包括指令，用于执行上述的一种输电线路设备缺陷检测方法。
该终端包括：至少一个处理器、存储器、用户接口和至少一个网络接口。终端中的各个组件通过总线系统耦合在一起。可以理解，总线系统用于实现这些组件之间的连接通信。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条程序代码，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的一种输电线路设备缺陷检测方法。
需要说明的是，本发明实施例中的存储器能够存储数据以支持终端的操作。这些数据的示例包括：用于在终端上操作的任何计算机程序，如操作系统和应用程序。其中，操作系统包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序可以包含各种应用程序。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种输电线路设备缺陷检测方法，其特征在于，所述方法包括：
基于输电线路防振锤图像选取防振锤角点和输电线路标定点，获取选取的防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标；
基于防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标获取防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标；
基于防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标，进行防振锤倾斜缺陷检测。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述防振锤角点共设置有两点，分别为防振锤左右两个锤头的顶点，所述输电线路标定点共设置有两点，分别为防振锤线夹体与输电线路连接部分两侧端点。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标的获取过程包括：
采用相机标定算法获取无人机采集设备的参数；
基于获取的参数对无人机采集设备进行初始化参数配置；
采用配置完成后的无人机采集设备采集输电线路防震所在区域的图像，对采集的图像进行筛选，获取输电线路防振锤图像；
基于输电线路防振锤图像获取防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标，结合无人机采集设备参数得到防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，对无人机采集设备进行初始化参数配置包括：
基于无人机采集设备的参数，获取无人机采集设备的位置偏移数据，所述位置偏移数据包括无人机采集设备的旋转角度、偏移距离；
根据位置偏移数据对无人机采集设备的位置参数进行配置，固定设置无人机采集设备采集图像时的位置参数。
5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，对采集的图像进行筛选，获取输电线路防振锤图像的步骤包括：
获取无人机采集设备采集的图像，计算图像中防振锤区域面积，若防振锤区域面积在预设阈值范围内，则选取防振锤角点，获取其图像坐标；
基于防振锤角点的图像坐标和无人机采集设备的参数，获取防振锤角点的世界坐标；
根据防振锤角点的世界坐标得到防振锤的长度，计算防振锤长度与防振锤模板之间的长度比值；
筛选出比值在预设误差区间内的防振锤图像。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，基于防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标，进行防振锤倾斜缺陷检测的具体过程为：
获取防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标；
对防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标进行计算，分析防振锤角点和输电线路标定点是否在同一空间平面内；
若在同一空间平面内，则分析两个防振锤角点是否处于同一水平线上；
若处于同一水平线上，则分析防振锤角点和输电线路标定点是否在同一竖直平面内，若在则防振锤不存在倾斜缺陷。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，对防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标进行计算包括：
设定加权项数，对防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标进行加权运算，得到浮动世界坐标系；
基于得到的浮动世界坐标系进行几何运算，得到防振锤与输电线路角点之间的位置关系。
8.一种输电线路设备缺陷检测系统，其特征在于，所述系统包括：
图像标记模块，用于基于输电线路防振锤图像选取防振锤角点和输电线路标定点，获取选取的防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标；
坐标转换模块，用于基于防振锤角点和输电线路标定点的图像坐标获取防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标；
缺陷检测模块，用于基于防振锤角点和输电线路标定点的世界坐标估算防振锤与输电线路之间的位置关系，进行防振锤倾斜缺陷检测。
9.一种终端，其特征在于，所述终端包括：
处理器；以及
计算机存储器，所述计算机存储器存储由所述处理器执行的程序，所述程序包括指令，用于执行权利要求1-7任一所述的一种输电线路设备缺陷检测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于,所述存储介质中存储有至少一条程序代码，当其在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1-7任一所述的一种输电线路设备缺陷检测方法。
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| CN202111223246.1A Pending CN114170131A (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 一种输电线路设备缺陷检测方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114170131A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106709905A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-05-24 | 成都通甲优博科技有限责任公司 | 一种基于双目视觉图像的防振锤故障在线检测识别方法 |
| CN110782411A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-02-11 | 西安工程大学 | 一种基于图像处理的防震锤滑移识别方法 |
| CN111879354A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-11-03 | 广州中科智云科技有限公司 | 一种无人机精细化测量系统 |
| CN112014688A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-12-01 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种防振锤滑移故障检测方法及装置 |
-
2021
- 2021-10-20 CN CN202111223246.1A patent/CN114170131A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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