基于图像识别的高压电力线异物接近预警系统研究

【摘要】计算机视觉是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的科学和技术,它是计算机科学和人工智能研究领域的重要分支,近些年来,由于计算机视觉技术[1]在零件识别和计定位、智能视觉监控、运动体视觉导航、医学图像分析、虚拟现实、远程教育、遥感图像分析、电视电影制作等领域的广泛应用,计算机视觉技术受到了相关研究领域的学者、工程开发人员的极大关注。计算机视觉技术在预警领域的应用有着重要意义,但是针对高压电力线方向的预警系统却很少见。前人关于电力预警系统的研究基本都是在灾害发生后才进行检测报警,并没有起到防范于未然的预警作用,如果能有系统智能识别并对那些进入非安全距离内的作业者和行人进行主动的警告,警示作业者和行人离开非安全区域,则是减少此类事故的一个重要手段。本系统正是基于这一事故发生场景、出于避免事故这一目的而进行设计的。而设计电力预警系统的一个关键步骤就是空间定位技术。目前大部分基于双目视觉的空间定位技术都是基于双目视差的空间定位技术。双目视差主要是基于三角测量原理获取三维空间几何的信息,测量区域是由两个摄像机和摄像机前方的目标物构成三角形,三角原理中视差值的代入是关键,而视差值需要通过一系列的算法求得。算法求解过程复杂,而针对于此本文提出一种简单的摄像机双目定位技术,主要步骤是：首先建立类似人的视觉系统的透视投影成像模型,根据目标物在标定板中的位置确定两条分别经过两个摄像头和目标物的空间直线,由于目标物是求中值点得到的,基本两条空间直线不会相交,所以要求得两条空间直线的公垂线,把公垂线的中点作为目标点,最后求得目标点到高压电力线的距离。所做主要工作如下：首先,简要的介绍了电力预警系统研究现状与意义,并且对前人关于电力系统预警研究现状及所做的一些工作包括基于红外的电力设备故障检测、开关刀闸的位置监测、变压器故障监测以及利用计算机视觉技术完成对变压器故障监测等进行了一个总结。其次,对于从视频图像中获取目标检测物,文章简要的介绍了几种前景检测的基本方法,以及背景建模的方法。并且针对当前使用较为广泛的单高斯背景建模、混合高斯背景建模等方法进行了总结与比较,为下面的算法理论奠定了基础。然后,简要的介绍了摄像机成像原理的基本知识、畸变校正相关内容以及几种摄像机标定的方法,最后在这些概念以及方法上提出了一种简单的基于双目视觉的空间定位技术,该技术利用求解空间异面直线公垂线中点的方法来计算目标物离高压电力线的实际距离。最后,用之前叙述的基本知识以及理论来指导高压电力线异物接近预警系统的研究。系统主要由输入模块、畸变矫正模块、目标前景检测模块、目标位置定位模块、预警模块组成,并对每个模块的详细功能进行了介绍。在第五章进行了系统的实验分析,实验表明,该方法在一定的场景下可以准确、有效的实现对目标物检测,并且在进入警戒区时进行实时报警提醒。
【作者】陈昆伟；
【导师】吴建国；
【作者基本信息】安徽大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】高压电力线；计算机视觉；前景检测；摄像机标定；空间定位；预警；

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