CN115761532A - 一种用于输电线路航巡影像的自动检测系统 - Google Patents

一种用于输电线路航巡影像的自动检测系统 Download PDF

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CN115761532A CN202211280527.5A CN202211280527A CN115761532A CN 115761532 A CN115761532 A CN 115761532A CN 202211280527 A CN202211280527 A CN 202211280527A CN 115761532 A CN115761532 A CN 115761532A
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杨国柱
赵亚杰
李玉容
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李倩
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Abstract

本发明公开了一种用于输电线路航巡影像的自动检测系统，包括：影像的丢片检测模块，用于根据两张相邻的输电线路通道的航巡影像生成的时间间隔，进行影像的丢片检测；影像覆盖检查模块，用于基于点云生成的数字高程模型，利用共线方程计算影像边缘在地面的覆盖，获得航巡影像的覆盖多边形；影像重叠检查模块，用于根据覆盖多边形，进行重叠度检查，获取所述航巡影像重叠部分的像片；影像正射纠正模块，用于对所述航巡影像进行反解法正射纠正；影像拼接模块，用于根据正射影像的几何坐标，将所述航巡影像重叠部分的像片进行拼接，得到校正后的输电线路通道的航巡影像。解决了现有技术对输电线路通道巡视可见光影像数据检查效率低下的问题。

Description

一种用于输电线路航巡影像的自动检测系统
技术领域
本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种用于输电线路航巡影像的自动检测系统。
背景技术
输电线路通道巡视可见光影像数据检查，主要是检查航拍影像的覆盖度和重叠率等，检查有否漏拍现象。目前影像数据检查的方法是，先进行人工比对，把GPSTime与照片名称对照起来；然后利用Terrasolid软件的Terraphoto模块，将影像与点云地面点叠加进行人机交互检查；根据同名点求得变换矩阵，从而对影像进行校正，一架次数据需约1-2小时，效率低下。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于输电线路航巡影像的自动检测系统，包括：
影像的丢片检测模块，用于根据两张相邻的输电线路通道的航巡影像生成的时间间隔，进行影像的丢片检测；
影像覆盖检查模块，用于根据输电线路通道的航巡影像拍摄时的位置和姿态，基于点云生成的数字高程模型，利用共线方程计算影像边缘在地面的覆盖，获得航巡影像的覆盖多边形；
影像重叠检查模块，用于根据所述航巡影像覆盖检查模块获得的影像的覆盖多边形，对所述航巡影像进行重叠度检查，获取所述航巡影像重叠部分的像片；
影像正射纠正模块，用于基于点去生成的数字高程模块，采用共线方程对所述航巡影像进行反解法正射纠正；1
影像拼接模块，用于对正射纠正后的所述航巡影像，根据正射影像的几何坐标，将所述航巡影像重叠部分的像片进行拼接，得到校正后的输电线路通道的航巡影像。
进一步的，影像的丢片检测模块，用于根据两张相邻的输电线路通道的航巡影像生成的时间间隔，进行影像的丢片检测，包括：
获取两张相邻的输电线路通道的航巡影像生成的时间间隔，若所述时间间隔大于预设阈值，则确定输电线路通道的航巡影像存在丢片。
进一步的，影像覆盖检查模块，用于根据输电线路通道的航巡影像拍摄时的位置和姿态，基于点云生成的数字高程模型，利用共线方程计算影像边缘在地面的覆盖，获得航巡影像的覆盖多边形，包括：
根据输电线路通道的航巡影像的定位数据，应用如下公式计算旋转系数R，
Figure BDA0003897798350000021
其中，
Figure BDA0003897798350000022
ω,κ是航巡影像外方位元素的三个角定向元素，
基于共线方程，应用公式计算像点相应的物方坐标，
Figure BDA0003897798350000023
Figure BDA0003897798350000024
其中，f是相机的焦距，XS,YS,ZS是摄影中心的物方空间坐标；
根据所述物方空间坐标，确定物方点；
根据确定的多个物方点，构成地面覆盖多边形。
进一步的，影像正射纠正模块，用于基于点去生成的数字高程模块，采用共线方程对所述航巡影像进行反解法正射纠正，包括：
根据输电线路通道的航巡影像的定位数据，应用如下公式计算旋转系数R，
Figure BDA0003897798350000025
其中，
Figure BDA0003897798350000026
ω,κ是航巡影像外方位元素的三个角定向元素；
从空白的正射影像出发，应用公式计算地面点平面坐标，
Figure BDA0003897798350000027
其中，X0,Y0是像主点的地面平面坐标，GSD是地面采样距离，c,r是正射影像中像素坐标；
根据共线方程中数字高程模型的坐标(X,Y,Z)与像平面像素坐标(x,y)的关系，通过如下公式计算像点坐标，
Figure BDA0003897798350000031
其中，x0,y0,f是航巡影像像片内方位元素，XS,YS,ZS是摄影中心的物方空间坐标；
采用灰度内插方法，将灰度值赋给纠正后像元素，G(c,r)＝g(x,y)。
进一步的，所棕灰度内插方法，包括：
最邻近插值，取原始影像中最邻近(x,y)的像素；
Figure BDA0003897798350000032
本发明的技术方案相比现有技术，其对输电线路通道巡视可见光影像数据检查效率，明显提高。解决了现的技术效率低下的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种输电线路航巡影像的自动检测系统的结构示意图；
图2是本发明实施例涉及的纠正前后影像对比图；
图3是本发明实施例涉及的影像拼接效果图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
下面结合图1提供的一种输电线路航巡影像的自动检测系统的结构示意图对本发明提供的系统进行详细说明。
如图1所示，本申请提供的一种输电线路航巡影像的自动检测系统，包括影像的丢片检测模块10，影像覆盖检查模块11，影像重叠检查模块12，影像正射纠正模块13、影像拼接模块14。
影像的丢片检测模块，用于根据两张相邻的输电线路通道的航巡影像生成的时间间隔，进行影像的丢片检测；
影像覆盖检查模块，用于根据输电线路通道的航巡影像拍摄时的位置和姿态，基于点云生成的数字高程模型，利用共线方程计算影像边缘在地面的覆盖，获得航巡影像的覆盖多边形；
影像重叠检查模块，用于根据所述航巡影像覆盖检查模块获得的影像的覆盖多边形，对所述航巡影像进行重叠度检查，获取所述航巡影像重叠部分的像片；
影像正射纠正模块，用于基于点去生成的数字高程模块，采用共线方程对所述航巡影像进行反解法正射纠正；4
影像拼接模块，用于对正射纠正后的所述航巡影像，根据正射影像的几何坐标，将所述航巡影像重叠部分的像片进行拼接，得到校正后的输电线路通道的航巡影像。
影像的丢片检测模块，根据像片头文件记录的时间信息，得到相邻两张像片的生成时间间隔，对比文件中相邻两行的时间间隔，设置阈值，如果两个时间间隔之差小于阈值，则表示不存在丢片，如果大于阈值，则存在丢片。
影像覆盖检查模块，根据像片拍摄时的位置和姿态，基于点云生成的数字高程模型，利用共线方程计算原始影像边缘在地面的覆盖，得到影像的覆盖多边形，具体包括：
根据输电线路通道的航巡影像的定位数据，应用如下公式计算旋转系数R，
Figure BDA0003897798350000041
其中，
Figure BDA0003897798350000042
ω,κ是航巡影像外方位元素的三个角定向元素，
基于共线方程，应用公式计算像点相应的物方坐标，
Figure BDA0003897798350000043
Figure BDA0003897798350000044
其中，f是相机的焦距，XS,YS,ZS是摄影中心的物方空间坐标；
根据所述物方空间坐标，确定物方点；
每张原始影像的边缘进行等距采样，根据确定的多个物方点，构成地面覆盖多边形。
然后，进行影像重叠检查，获取测区每张像片的地面覆盖多边形，进行合并操作，得到多边形P；连接测区内每个杆塔坐标，构建缓冲区，得到多边形Q；判断P和Q的覆盖关系，分两类情况：P完全覆盖Q；P不完全覆盖Q，标记没有覆盖的区域。
影像重叠检查模块，根据覆盖检查中测区内所有影像的覆盖情况，以网格为单位，统计该网格内覆盖影像的数量，以不同的颜色进行标记，直观表现测区的重叠情况。根据每张像片的地面覆盖多边形，进行重叠度检查，用不同颜色代表不同的重叠度。
影像正射纠正模块，在成像瞬间，由于地球曲率、地形起伏等因素，所成影像中各像点均存在不同程度的几何变形，为消除这些影响，就有必要对图像进行正射纠正。基于点云生成的数字高程模型，采用共线方程进行反解法正射纠正。
根据输电线路通道的航巡影像的定位数据，应用如下公式计算旋转系数R，
Figure BDA0003897798350000051
其中，
Figure BDA0003897798350000052
ω,κ是航巡影像外方位元素的三个角定向元素；
从空白的正射影像出发，应用公式计算地面点平面坐标，
Figure BDA0003897798350000053
其中，X0,Y0是像主点的地面平面坐标，GSD是地面采样距离，c,r是正射影像中像素坐标；
根据共线方程中数字高程模型的坐标(X,Y,Z)与像平面像素坐标(x,y)的关系，通过如下公式计算像点坐标，
Figure BDA0003897798350000054
其中，x0,y0,f是航巡影像像片内方位元素，XS,YS,ZS是摄影中心的物方空间坐标；
采用灰度内插方法，将灰度值赋给纠正后像元素，G(c,r)＝g(x,y)。
所棕灰度内插方法，包括：
最邻近插值，取原始影像中最邻近(x,y)的像素；
Figure BDA0003897798350000055
正射纠正前后的影像对比图如图2所示，左图：纠正前，右图：纠正后。
影像拼接模块，对正射纠正后的有重叠部分的影像进行拼接：根据每张正射影像的几何坐标，进行影像拼接。效果如图3所示。
下面将本发明的技术方案与现的技术的的效果进行对比，相关数据如下：
测试数据：1332张相片，23.1GB数据量
硬件环境：i9 6核处理器，32G内存，2T固态硬盘
表2-1测试结果
Figure BDA0003897798350000061
通过上表的测试结果可以得出，本发明的技术方案相比现有技术，其对输电线路通道巡视可见光影像数据检查效率，明显提高。解决了现的技术效率低下的问题。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于输电线路航巡影像的自动检测系统，其特征在于，包括：
影像的丢片检测模块，用于根据两张相邻的输电线路通道的航巡影像生成的时间间隔，进行影像的丢片检测；
影像覆盖检查模块，用于根据输电线路通道的航巡影像拍摄时的位置和姿态，基于点云生成的数字高程模型，利用共线方程计算影像边缘在地面的覆盖，获得航巡影像的覆盖多边形；
影像重叠检查模块，用于根据所述航巡影像覆盖检查模块获得的影像的覆盖多边形，对所述航巡影像进行重叠度检查，获取所述航巡影像重叠部分的像片；
影像正射纠正模块，用于基于点去生成的数字高程模块，采用共线方程对所述航巡影像进行反解法正射纠正；
影像拼接模块，用于对正射纠正后的所述航巡影像，根据正射影像的几何坐标，将所述航巡影像重叠部分的像片进行拼接，得到校正后的输电线路通道的航巡影像。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，影像的丢片检测模块，用于根据两张相邻的输电线路通道的航巡影像生成的时间间隔，进行影像的丢片检测，包括：
获取两张相邻的输电线路通道的航巡影像生成的时间间隔，若所述时间间隔大于预设阈值，则确定输电线路通道的航巡影像存在丢片。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，影像覆盖检查模块，用于根据输电线路通道的航巡影像拍摄时的位置和姿态，基于点云生成的数字高程模型，利用共线方程计算影像边缘在地面的覆盖，获得航巡影像的覆盖多边形，包括：
根据输电线路通道的航巡影像的定位数据，应用如下公式计算旋转系数R，
Figure FDA0003897798340000011
其中，
Figure FDA0003897798340000012
ω,κ是航巡影像外方位元素的三个角定向元素，
基于共线方程，应用公式计算像点相应的物方坐标，
Figure FDA0003897798340000021
Figure FDA0003897798340000022
其中，f是相机的焦距，XS,YS,ZS是摄影中心的物方空间坐标；
根据所述物方空间坐标，确定物方点；
根据确定的多个物方点，构成地面覆盖多边形。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，影像正射纠正模块，用于基于点去生成的数字高程模块，采用共线方程对所述航巡影像进行反解法正射纠正，包括：
根据输电线路通道的航巡影像的定位数据，应用如下公式计算旋转系数R，
Figure FDA0003897798340000023
其中，
Figure FDA0003897798340000024
ω,κ是航巡影像外方位元素的三个角定向元素；
从空白的正射影像出发，应用公式计算地面点平面坐标，
Figure FDA0003897798340000025
其中，X0,Y0是像主点的地面平面坐标，GSD是地面采样距离，c,r是正射影像中像素坐标；
根据共线方程中数字高程模型的坐标(X,Y,Z)与像平面像素坐标(x,y)的关系，通过如下公式计算像点坐标，
Figure FDA0003897798340000026
其中，x0,y0,f是航巡影像像片内方位元素，XS,YS,ZS是摄影中心的物方空间坐标；
采用灰度内插方法，将灰度值赋给纠正后像元素，G(c,r)＝g(x,y)。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所棕灰度内插方法，包括：
最邻近插值，取原始影像中最邻近(x,y)的像素；
Figure FDA0003897798340000027
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CN116612067A (zh) * 2023-04-06 2023-08-18 北京四维远见信息技术有限公司 航飞质量检查方法、装置、设备和计算机可读存储介质
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