基于多源數據融合的輸電線路通道走廊三維精準測距預警研究與應用.pdf

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1、基于多源數據融合的輸電線路通道走廊三維精準測距預警研究與應用目錄CONTENTS課題背景技術方案需求分析預期成效01020304一、課題背景一、課題背景單目相機無法測距人工篩選告警極易導致誤判和漏判現場確認工作量大視頻監控應用現狀測距能力差目前大部分駐塔視頻監控為單目相機，缺乏精確有效的測距方法無效告警多 由于缺乏有效測距方法，人工篩選經常導致誤告警和漏告警情況基層壓力大 眾多的無效工單導致基層作業人員工作壓力大，經常出現跑斷腿，防不住的情況產生一、課題背景一、課題背景目錄CONTENTS課題背景技術方案解決思路預期成效01020304二、解決思路搭建單目攝像機成像系統特征選取與立體匹配構建二

2、維圖像三維映射利用空間歐式距離算法量測距離篩選距離數據基于激光點云數據的測距系統小孔成像原理ZYfy/=YfyZ=二、解決思路多源數據融合的實時測距技術與輸電智能可視化應用搭載可視化監控圖像通道隱患的識別標注與精準測距可視化監控二維圖像與通道三維點云數據的映射010302方案總覽：目錄CONTENTS課題背景技術方案解決思路預期成效01020304二、解決思路搭建單目攝像機成像系統特征選取與立體匹配構建二維圖像三維映射利用空間歐式距離算法量測距離篩選距離數據基于激光點云數據的測距系統小孔成像原理ZYfy/=YfyZ=三、技術方案12一、可視化監控二維圖像與通道三維點云數據的映射元素標定三維點云

3、與二維影像融合是將影像像素坐標轉換為物理世界坐標的過程，獲取相機內方位元素是必要條件。建立輸電通道多視圖攝像機內方位元素標定方法，對多型號監拍裝置內方位元素標定三維映射通過選取輸電線路通道場景中未發生位置及形態的變化的特征點，構建特征點二維像素坐標與其三維空間坐標之間的變換關系，獲取相機外方位元素，完成三維點云與二維影像間的映射三、技術方案1.1多視圖攝像機內方位元素標定使用攝像機標定技術，獲取相機內方位參數1、選取安裝到示范線路桿塔上的監拍攝像機2、通過不同角度捕捉棋盤格圖像3、對棋盤格圖像中的角點自動檢測提取4、求解內參矩陣與外參矩陣，獲取相機內參數結果角點檢測多角度拍攝特征點檢測計算相機

4、內參數:焦距圖像傳感器尺寸三、技術方案141.2融合場景下二維圖像的三維空間映射三維坐標與二維坐標投影坐標變換，實現圖像與點云數據映射融合。1、構建特征點二維像素坐標與其三維空間坐標之間的變換關系2、計算攝像機坐標系與三維空間坐標系的旋轉矩陣和平移向量3、計算映射坐標值特征點提取二維-三維映射計算映射坐標值列出坐標值誤差并修正圖像與點云數據標定流程圖像與點云數據標定流程二維-三維映射原理 建立圖像與場景的關系模型：相機標定 確立投影光線上的實物坐標特征點提取特征點誤差映射計算導出映射點映射點集合三、技術方案三、技術方案16二、可視化監控圖像通道隱患的識別標注與精準測距目標提取借助省公司統一建設

5、的人工智能平臺，通過接入統一視頻平臺拍攝的圖片數據，實現通道內隱患目標的提取識別和目標框選。精準測距借助空間歐式距離測量以及最鄰近搜索方法，研究多種精準測距技術，實現任意一點到電力線的最鄰近距離，任意兩點間的距離，以及目標到電力線的最鄰近距離。三、技術方案2.1大型施工機械設備目標提取國網江蘇電力建設人工智能平臺，提供樣本庫、算法庫、模型庫、訓練平臺和服務平臺，實現大型機械設備目標提取和標注大型施工機械目標物到導線兩點之間量測自動測距告警手動量測實現告警中隱患目標物與導線的凈空距離量測前端圖像監拍設備+云端圖像智能識別算法，識別出拍攝圖像中的施工車輛、機械等隱患物，進行自動測量并標記告警等級。

6、實現圖像中目標手動量測監控人員在圖像中通過點、線、框選等操作，實現任意目標的量測。實時性每個告警測距用時100 ms告警級別根據測距結果自動判斷告警級別測距精度測距精度達到亞米級三、技術方案2.2目標隱患物精準測距三、技術方案19三、多源數據融合的實時測距技術與輸電智能可視化應用搭載快速測距融合搭載開發測距微服務應用，基于輸電智慧物聯監控系統中可視化應用微服務部署，實現目標在輸電智慧物聯監控系統內可視化應用告警圖片的標注測距、自動告警，工單派發等功能。構建數據二級索引結構，研究使用點云聚合優化算法，利用空間關系對數據處理建立二級索引，從海量點云數據毫秒級檢索坐標值，實現海量點云快速內存裝載測距

7、三、技術方案203.1構建數據二級索引結構構建數據二級索引結構，達到海量坐標信息毫秒級裝載，研究使用點云聚合優化算法，利用空間關系對數據處理建立二級索引，從海量點云數據毫秒級檢索坐標值，實現海量點云快速內存裝載測距。1、索引數據劃分，分別進行存儲和讀取 2、生成像素點和空間坐標映射后的結構化數據，實現對點云的分類(地面建筑、樹木、電塔、導線等)壓縮分類壓縮流程計算法向量和曲率提取特征點提取尖銳點和邊界點保存至少部分尖銳點、邊界點和部分平緩點三、技術方案21非結構化平臺非結構化平臺輸電智慧物聯監控系統可視化應用輸電智慧物聯監控系統可視化應用圖片告警圖片告警設備基本參數維護設備基本參數維護告警測距

8、信息管理告警測距信息管理三維測距功能三維測距功能（測距應用測距應用）告警數據設備參數測距結果地市公司用戶客戶端區縣公司用戶客戶端省公司本部用戶客戶端三維參數模型管理三維參數模型管理參數文件告警閾值配置告警閾值配置閾值三維測距結果標注三維測距結果標注測距結果結果標注圖片輸電智能可視化應用搭載功能分布3.2輸電可視化融合搭載三、技術方案視頻演示目錄CONTENTS課題背景技術方案解決思路預期成效01020304四、預期成效首創了輸電線路通道三維點云數據和二維影像數據的映射系統和方法，解決單目攝像不能量測的難題建立多視圖攝像機內方位元素標定方法，內方位元素精度達到亞像元級，結合目標分布和自身幾何屬性

9、，構建輸電線路特征物提取的深度學習框架，實現單目相機亞米級測距提出映射數據快速檢索結構化方法，解決了高并發數據加載測距的難題。開發了單目影像測距系統，遠程實時監測通道內的施工機械，實現了線路通道全覆蓋、全天候、實時監測。010203有效降低外破風險，保障了電網安全穩定推動線路巡檢模式轉型，提高運檢質效推動電網數字化轉型，提升電網智能化水平社會效益9萬臺監控裝置日并發告警數量30萬條基于多維數據融合的輸電通道可信視覺精準預警方法研究與應用降低無效告警率到0.2%防止線路外破跳閘事故發生，顯著提高供電可靠性有效降低監控成本和巡視成本經濟效益和成本每天約減少50起現場處置，一年約減少巡視費用365萬

10、元四、預期成效測距范圍四、預期成效同類產品對比雙/多目測距裝置激光雷達測距裝置測量相對誤差率測距要求測距要求實時性更換已安裝單目相機大于 5%經濟性5 min30,000 元/套部署激光雷達測量相對誤差率實時性小于 1%經濟性30 min700,000 元/套二維-三維映射單目測距技術測量相對誤差率測距要求實時性單張圖像測量隱患目標與導線距離小于 3.3%經濟性100 ms升級成本折合 200-500元/基同類產品技術四、預期成效目標市場：目標市場：截至2022年底，初步統計全國電網220千伏及以上輸電線路回路長度百萬千米1裝機量：裝機量：可視化裝置全國安裝量超過100萬臺2客戶需求統一：客戶需求統一：單目攝像機圖像不能進行目標物測距，人工判斷導致漏判或誤判3競爭優勢：競爭優勢：測距高精度，測距范圍大，經濟性高，應用高覆蓋4環保通信石油石化采礦風電光伏本技術已用于露天焚燒煙霧監測及位置定位，后期將推廣至礦山開采、風電、光伏、石油石化、通信等領域。匯報結束 THANK YOU歡迎各位專家指導