基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統的製作方法
2023-09-21 09:07:40 1
基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統的製作方法
【專利摘要】一種基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，屬設備監控領域。其採用圖像處理的配準技術，首先對同一電力杆塔不同時期的全景圖進行分析，提取特徵，得到特徵點；其首先通過提取電力杆塔的外圍輪廓，採用數字圖像處理的Sobel算子和Canny算子提取，並對兩個算子提取的邊界輪廓進行併集後得到杆塔的輪廓點集；其次對兩幅圖像的輪廓點集進行相似性度量找到匹配的特徵點對；然後分析每一對的特徵點對的位移差關係，得到圖像空間坐標變換參數，確定點對變化較大的區域；最後通過配準後可得到變化區域，統計變化區域的大小佔全景圖大小的比例來判斷是否有危害發生，超出預定比例則發出預警消息，能進一步降低電力杆塔故障率。可廣泛用於電力杆塔的維護與預警領域。
【專利說明】基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於設備監控領域，尤其涉及一種用於對高壓輸電線路電力杆塔金屬構件結構的穩定、安全狀態進行監控、預警的系統。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著社會與經濟的發展，電力杆塔的維護工作出現了新的問題。
[0003]在上海地區，目前分布著220kV及以上輸電線路4000多公裡，鐵塔數千基。對這些電力杆塔的狀態進行維護和信息的收集是很重要的工作，對保障電網的安全運行和提供決策依據有重大的意義。
[0004]傳統的電力杆塔的維護只有簡單的數據系統，描述了電力杆塔的各種信息如位置、運行狀態、檢修記錄等等，傳統的記錄只是文字信息，並不能在地圖上全面的看到所有電力杆塔的位置，不能綜合的看到整體的信息，部分系統加上GIS信息也只能從地圖上查到相應的電力杆塔所在信息，同樣只是文字信息而不能得到電力杆塔的直觀的狀態信息。目前有在其中加入了電力杆塔的數字圖像信息，根據GIS的信息可查看到對應的電力杆塔的數字圖像，但這種查看得到的信息是片面的不全面的，難以連續、直觀、立體的了解到電力杆塔的信息。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其採用圖像處理的配準技術，首先對同一電力杆塔不同時期的全景圖進行分析，提取特徵，得到特徵點；該系統提取電力杆塔的外圍輪廓，採用數字圖像處理的Sobel算子和Canny算子提取，並對兩個算子提取的邊界輪廓進行併集後得到杆塔的輪廓點集；其次對兩幅圖像的輪廓點集進行相似性度量找到匹配的特徵點對；然後分析每一對的特徵點對的位移差關係，得到圖像空間坐標變換參數，確定點對變化較大的區域；最後通過配準後可得到變化區域，統計變化區域的大小佔全景圖大小的比例來判斷是否有危害發生，超出預定比例則發出預警消息，可進一步降低電力杆塔故障率。
[0006]本發明的技術方案是:提供一種基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，包括採集某一指定高壓輸電線路電力杆塔全體或局部的外形照片圖像，將不同時刻所採集的該電力杆塔的圖像存儲、對比和分析，利用所採集的電力杆塔全體或局部外形圖像的變化，判斷被監控電力杆塔的金屬結構是否處於穩定、安全狀態；其特徵在於:
[0007]所述的電力杆塔維護與預警系統包括被監控的電力杆塔、全景圖採集設備、全景圖處理軟體、GPS定位設備、全景圖數據伺服器、全景圖瀏覽系統、智能圖像處理系統、PC或者是手持移動終端瀏覽設備；
[0008]其所述的全景圖採集設備包括一臺筆記本電腦及帶有已經內標定好的六攝像頭的全景相機，用於獲取採集點電力杆塔前、後、左、右、上、下六面的側面圖像照片信息；
[0009]其所述的全景圖處理軟體用於將某一時刻或時間段內對指定採集點電力杆塔拍攝的一組或多組側面圖像照片，拼接成一個指定時刻或時間段內被監測電力杆塔的全景圖像，使用戶可看到該時刻或時間段內被監控電力杆塔360° X 180°的全空間信息；
[0010]其所述的GPS設備與所述的全景圖採集設備相配合，用於獲得所述採集點電力杆塔的地理坐標信息；
[0011]其所述的全景圖數據伺服器用於存儲指定採集點電力杆塔的各組側面圖像照片或全景圖像；
[0012]其所述的全景圖瀏覽系統用於通過PC或者是手持移動終端瀏覽設備來瀏覽保存在全景圖數據伺服器上的電力杆塔的全景圖信息和對應的地理坐標信息；
[0013]其所述的智能圖像處理系統採用圖像處理算法，對不同時刻或時間段被監控電力杆塔的全景圖像進行分析處理，最終根據分析結果給出被監控電力杆塔相應金屬結構變化的預警信息；
[0014]所述的電力杆塔維護與預警系統，通過所述的全景圖採集設備，對被監測的電力杆塔各個側面的側面圖像照片進行圖像數據採集，得到某一時刻或時間段內被監測電力杆塔各個側面的側面圖像信息；
[0015]所述的電力杆塔維護與預警系統，利用現有的全景圖處理軟體將獲得的六張側面圖像導入全景圖軟體，自動生成該電力杆塔最終的全景圖；
[0016]所述的電力杆塔維護與預警系統，其所述的全景圖採集設備帶有GPS接口，在拍攝採集點電力杆塔前、後、左、右、上、下六面的側面圖像照片的同時，由GPS設備獲得採集點電力杆塔的地理坐標信息，所述的採集設備通過GPS接口與GPS設備連接獲得對應電力杆塔的地理坐標信息，並作為一個欄位輸入與相應的電力杆塔全景圖相關聯，得到了與該地理坐標點相對應的電力杆塔全景圖影像；
[0017]所述的電力杆塔維護與預警系統，在所述的全景圖數據伺服器中，建立包含電力杆塔全景圖與地理坐標信息的資料庫，當維護人員輸入電力杆塔的坐標或者在瀏覽器中地圖上直接點擊相應的熱點時，可通過在網頁上渲染三維圖形圖像的WEBGL技術，來顯示電力杆塔360° X 180°的信息；
[0018]所述的電力杆塔維護與預警系統，通過所述的全景圖採集設備，定期獲取不同時刻或時間段內某一被監測電力杆塔各個側面的側面圖像信息，得到不同時刻或時間段的、與對應地理坐標點相對應的電力杆塔全景圖影像；
[0019]所述的電力杆塔維護與預警系統，通過動態更新的兩個不同時刻或時間段的同一電力杆塔的全景圖影像，利用智能圖像處理技術，智能分析與預警可能出現的對電力杆塔的危害，提醒電力部門進行對應的維護與防範措施，從而避免對電力杆塔的危害以及帶來的損失。
[0020]具體的，其所述的對電力杆塔的危害至少包括電力杆塔傾斜或電力杆塔斷裂；導致所述電力杆塔斷裂的外在因素包括雷擊、凍凝、非法拆卸或盜竊。
[0021]具體的，其所述的全景採集設備一次獲取採集點電力杆塔前、後、左、右、上、下六面的圖像信息，將採集到的六面圖像信息導入全景圖軟體，自動生成最終的電力杆塔全景圖；所述的全景採集設備對電力杆塔的重點部位進行高精度拍攝成像，並將重點部位的高精度圖像作為一個欄位輸入存入資料庫中與全景圖相關聯，在全景圖瀏覽系統中，在全景圖上採用工具軟體在全景圖上劃出各個重點部位，並通過工具軟體與重點部位高精度圖像建立連結，當用戶需要查看電力杆塔重點部位的狀態時，可直接點擊全景圖相應的「熱點」來顯示電力杆塔重點部位的高精度圖像。
[0022]進一步的，其所述的全景圖軟體包括造景師或漫遊大師軟體。
[0023]進一步的,其所述的工具軟體包括Dreamweaver軟體。
[0024]其是所述的全景採集設備在採集所述的全景圖時，同步獲取採集點的GPS信息。
[0025]具體的，在所述的全景圖輸入到全景數據伺服器時，全景圖作為該採集點的一個圖像數據輸入其記錄為當前採集點的圖像信息，全景圖的GPS信息作為該採集點的一個欄位輸入表達該點的坐標位置，查詢採集點的全景圖時，可以同時查詢到採集點的GPS信息，反之亦然；其所述的全景圖建立了與GPS信息的關聯；同樣，其所述重點部位的高精度圖像同樣也作為另一個圖像輸入與全景圖建立相對應的關聯關係。
[0026]其所述的全景圖瀏覽系統可通過PC或者是手持移動終端瀏覽設備來瀏覽，在PC上利用滑鼠或者是鍵盤可360° XlSO0角度觀察電力杆塔狀態，可「縮進」和「拉伸」全景圖，同時根據需要想查看重點部位的狀態時，可直接點全景圖相應的「熱點」來顯示該電力杆塔的重點部位高精度圖像，在手持移動終端利用觸控螢幕也可360° X 180°角度觀察電力杆塔狀態，可縮進和拉伸全景圖，同樣根據需要想查看重點部位的狀態時，可直接點全景圖相應的熱點來顯示電力杆塔的重點部位高精度圖像。
[0027]其所述的採集設備帶有GPS接口，由GPS設備獲得地理坐標信息，採集設備通過GPS接口與GPS設備連接獲得實時地理坐標信息，全景圖作為該採集點的一個圖像數據，全景圖的GPS信息也作為該採集點的一個位置信息存入所述的全景圖數據資料庫，通過全景圖與GPS信息的關聯，查詢採集點的全景圖時可以同時查詢到採集點的GPS信息，反之亦然。
[0028]其所述的採集設備帶有高速輸出接口，可實時將採集到的圖像數據輸出到電腦中存儲；其所輸出的圖像數據中帶有GPS信息。
[0029]其所述的全景圖數據伺服器包含有高壓輸電線路的全景圖數據與地理坐標信息以及GIS信息數據。
[0030]具體的，在所述的全景圖瀏覽系統中可在GIS地圖上通過熱點的位置找到相應位置或者是最近位置的電力杆塔全景圖並進行360° X 180°的瀏覽，並可在全景圖的熱點上進行該電力杆塔的重點部位高精度圖像查看。
[0031]其所述的全景圖瀏覽系統可以瀏覽電力杆塔全景圖，同時可以從資料庫中獲得與之關聯的GPS信息，GPS信息包含該電力杆塔的經度與緯度，在GIS地圖上通過經度與緯度來確定該電力杆塔的位置。
[0032]更進一步的，所述的電力杆塔維護與預警系統採用如下方法進行圖像的配準處理:
[0033](a)對同一電力杆塔不同時期的全景圖進行分析，提取特徵，得到特徵點。系統提取的是電力杆塔的外圍輪廓，採用數字圖像處理中的Sobel算子和Canny算子提取，並對兩個算子提取的邊界輪廓進行併集後得到杆塔的輪廓點集；
[0034](b)對兩幅圖像的輪廓點集進行相似性度量找到匹配的特徵點對；
[0035](C)分析每一對的特徵點對的位移差關係，得到圖像空間坐標變換參數，確定點對變化較大的區域；
[0036](d)通過配準後可得到變化區域，統計變化區域的大小佔全景圖大小的比例來判斷是否有危害發生，超出預定比例則發出預警消息。
[0037]本發明技術方案所述的電力杆塔維護與預警系統對兩張不同時期的全景圖採用智能配準技術，通過配準後可得到變化區域，再從變化區域回溯到全景圖上進行分析，判斷被監測的電力杆塔是否有危害發生。
[0038]進一步的，其所述的電力杆塔維護與預警系統採用圖像處理的配準技術，首先對同一電力杆塔不同時期的全景圖進行分析，提取特徵，得到特徵點；
[0039]所述的電力杆塔維護與預警系統提取電力杆塔的外圍輪廓，採用數字圖像處理的Sobel算子和Canny算子提取，並對兩個算子提取的邊界輪廓進行併集後得到杆塔的輪廓點集；
[0040]所述的電力杆塔維護與預警系統對兩幅圖像的輪廓點集進行相似性度量，找到匹配的特徵點對；然後分析每一對的特徵點對的位移差關係，得到圖像空間坐標變換參數，確定點對變化較大的區域；最後通過配準後可得到變化區域，統計變化區域的大小佔全景圖大小的比例來判斷是否有危害發生，超出預定比例則發出預警消息。
[0041]與現有技術比較，本發明的優點是:
[0042]1、本發明的技術方案採用基於全景圖的電力杆塔維護模式，可提供比平面圖像更多的信息，瀏覽全景圖時的浸入式體驗給維護人員連續、直觀、立體的了解到電力杆塔的當前狀態，有助於提前發現問題和解決問題，並給決策者提供更為直觀的決策依據；
[0043]2、本發明的技術方案結合GIS技術，建立數據服務中心，對電力杆塔的各種數據和信息進行有效管理，可直接由GIS提供的坐標信息查詢到電力杆塔的全景實景信息為管理人員提供更鮮活的第一手資料，為進一步的判斷和處理工作等提供科學的判斷依據；
[0044]3、本發明的技術方案結合智能圖像處理技術，對動態更新的全景圖進行智能分析和處理對可能出現的對電力杆塔的危害做出預警，大大提高了預警處理的時效性，為進一步排除隱患提供了更多的依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0045]圖1為本發明的系統架構示意圖；
[0046]圖2為電力杆塔全景圖採集過程示意圖；
[0047]圖3為電力杆塔全景圖瀏覽流程示意圖；
[0048]圖4為基於全景圖的電力杆塔狀態動態預警流程示意圖。
[0049]圖中，I為電力杆塔，2為全景圖採集設備，3為景圖處理軟體，4為GPS設備，5為全景圖數據伺服器+GIS，6為全景圖瀏覽系統，7為智能圖像處理系統，8為PC或者是手持移動終端瀏覽設備。
【具體實施方式】
[0050]下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0051]圖1中，本發明技術方案所提供了一種基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，包括電力杆塔1、全景圖採集設備2、全景圖處理軟體3、GPS設備4、全景圖數據伺服器+GIS5、全景圖瀏覽系統6、智能圖像處理系統7、PC或者是手持移動終端瀏覽設備8。
[0052]所述電力杆塔全景圖採集系統採用有一臺高配置的筆記本電腦(配置有SSD硬碟)作為採集全景圖時的數據接收源，帶有已經內標定好的六攝像頭的全景相機與相應的處理軟體，外置移動電源和攜行背包組成。
[0053]圖2中，採集人員以步行為主，在電力杆塔附近選取合適的觀察點採集電力杆塔前、後、左、右、上、下六面的圖像信息，用全景圖處理軟體生成全景圖並結合GPS設備獲得的實時的GPS信息直接導入到電腦中作為數據源，此數據可實時通過廣域網傳送數據中心也可先存儲在本地待返回後統一傳送給全景圖數據伺服器，並結合中心伺服器存儲的高壓輸電線路GIS信息相結合。同時要根據需要取得電力杆塔重點部位的影像作為相應高壓電力杆塔的附加的信息。
[0054]圖3中，電力杆塔全景圖瀏覽系統由全景圖伺服器+GIS系統、PC或者是手持移動終端可靈活的查看電力杆塔的全景信息。普通PC機或者是智能終端、平板電腦、智慧型手機等智能設備中任何一種HTML5+WEBGL設備都能方便的查詢並瀏覽電力杆塔全景圖。
[0055]查詢有兩種，一種是根據GIS地圖上的地理信息查詢附近的電力杆塔全景圖並360° XlSO0的瀏覽，可拉伸與縮放鏡頭，其中還可根據需要查看電力杆塔重點關注部位的相關圖像；另一種是根據當前瀏覽的電力杆塔全景圖反過來查詢在GIS地圖上的位置。用戶可用鍵盤、滑鼠、觸控螢幕、直觀的瀏覽電力杆塔的全景圖。
[0056]WEBGL(Web Graphics Library, Web圖形庫)是一種3D繪圖標準,這種繪圖技術標準允許把JavaScript和OpenGL ES 2.0結合在一起，通過增加OpenGL ES 2.0的一個JavaScript綁定，WEBGL可以為HTML5Canvas提供硬體3D加速渲染，這樣Web開發人員就可以藉助系統顯卡來在瀏覽器裡更流暢地展示3D場景和模型了，還能創建複雜的導航和數據視覺化。顯然，WEBGL技術標準免去了開發網頁專用渲染插件的麻煩，可被用於創建具有複雜3D結構的網站頁面，甚至可以用來設計3D網頁遊戲等等。
[0057]本發明按照基本功能可以劃分為:電力杆塔全景圖採集、後臺全景數據維護與管理、電力杆塔狀態維護查詢、智能預警四個方面，實現這四項基本功能的詳細工作流程如圖3所示。
[0058]圖4中，全景圖的電力杆塔狀態動態預警，採用先進的智能圖像處理算法對不同時期的全景圖進行分析處理，主要是採用圖像特徵點獲取、智能圖像配準、圖像分析系統組成，根據圖像分析的結果，給出相應的預警信息，給電力杆塔的穩定運行提供更一步的保障。
[0059]全景圖是一種全新的展現物體信息的手段，已經用於虛擬旅行、城市導弓丨、歷史研究、古蹟保護、風土和生活方式記錄以及災害應急控制中。通過全景技術，用戶可看到360° X 180°的全空間信息，就好像用戶直接站在採集站的前、後、左、右、上、下觀看一樣，給用戶帶來浸入式感受。全景圖的這種良好特點使用戶可連續、直觀、立體了解到全景所表達空間的全部信息，這是簡單的平面圖像所不能比擬的。
[0060]在GIS信息中嵌入電力杆塔的全景圖，並可在其中進行依地理信息的瀏覽，通過兩者結合可以在地圖上全面的看到所有電力杆塔具體位置，方便維護人員通過GPS信息快速的到達電力杆塔，也可以為之後新建電力杆塔的位置選擇提供依據。通過全景圖瀏覽系統使維護人員可以在任意時間地點通過PC和時下興起的手持移動終端看到某個電力杆塔360° XlSO0信息，避免維護人員親自到每個電力杆塔觀察分析可能發生的危害，大大減少了維護人員的工作量。
[0061]本系統的預警技術採用圖像處理的配準技術，首先對同一電力杆塔不同時期的全景圖進行分析，提取特徵，得到特徵點。系統提取的是電力杆塔的外圍輪廓，採用數字圖像處理的Sobel算子和Canny算子提取，並對兩個算子提取的邊界輪廓進行併集後得到杆塔的輪廓點集；其次對兩幅圖像的輪廓點集進行相似性度量找到匹配的特徵點對；然後分析每一對的特徵點對的位移差關係，得到圖像空間坐標變換參數，確定點對變化較大的區域；最後通過配準後可得到變化區域，統計變化區域的大小佔全景圖大小的比例來判斷是否有危害發生，超出預定比例則發出預警消息。
[0062]本發明的目的就是為了更有效進行維護電力杆塔工作，基於全景圖和GIS、WEBGL，並結合智能圖像處理技術，實現基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統。其中全景圖採集系統生成電力杆塔的全景圖，結合同步獲取的GPS信息，導入到全景圖伺服器，結合GIS系統，可更有效的實現電力杆塔維護工作，提供更加直觀、有效、實用的信息管理手段。同時採用智能圖像處理技術，對全景圖進行智能分析和處理，對可能出現的對電力杆塔的危害做出預警。
[0063]本發明技術方案所提供的一種基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其包括電力杆塔、全景圖採集設備、全景圖處理軟體、GPS設備、全景圖數據伺服器、全景圖瀏覽系統、智能圖像處理系統、PC或者是手持移動終端瀏覽設備。全景圖採集設備為一臺高配置的筆記本電腦(配置有SSD硬碟)及帶有已經內標定好的六攝像頭的全景相機，用於獲取採集點前、後、左、右、上、下六面的圖像信息。全景圖處理軟體可以將拍攝的一組或多組照片拼接成一個全景圖像，使用戶可看到360*180的全空間信息。全景圖瀏覽系統為通過PC或者是手持移動終端瀏覽設備來瀏覽保存在全景圖數據伺服器上的電力杆塔的全景圖信息。智能圖像處理系統採用先進的智能圖像處理算法對不同時期的全景圖進行分析處理，最終根據分析結果給出相應的預警信息。通過全景圖採集設備對電力杆塔進行數據採集，利用現有的全景圖處理軟體將獲得的六張圖像導入全景圖軟體自動生成最終的電力杆塔的全景圖，由GPS設備獲得坐標信息，並作為一個欄位輸入與相應的全景圖關聯，得到了對應地理坐標點的全景影像；在伺服器中建立包含電力杆塔全景圖與地理坐標信息的資料庫，當維護人員輸入電力杆塔的坐標或者在地圖上直接點擊相應的熱點時，可通過已有的網頁上渲染三維圖形圖像的技術WEBGL技術來顯示電力杆塔360° X 180°的信息；通過動態更新的兩期不同時間的同一電力杆塔的全景影像，利用智能圖像處理技術，智能分析與預警可能出現的對電力杆塔的危害如電力杆塔傾斜、雷擊等外在因素導致電力杆塔斷裂等，提醒電力部門進行維護與防範，從而避免對電力杆塔的危害以及帶來的損失。
[0064]所述的全景採集設備一次能獲取採集點前、後、左、右、上、下六面的圖像信息，同時採集設備帶有GPS接口，GPS設備獲得坐標信息，採集設備通過GPS接口與GPS設備連接獲得實時坐標信息。利用全景圖軟體最終生成電力杆塔的全景圖，對電力杆塔的重點部位進行高精度拍攝成像。採集設備帶有高速輸出接口，可實時將採集到的數據輸出到電腦中存儲，輸出的數據中帶有GPS信息。生成的電力杆塔的全景圖，在導入到全景圖伺服器時全景圖作為一個欄位，GPS信息也作為一個欄位輸入，查詢採集點的全景圖時可以同時查詢到採集點的GPS信息，反之亦然，GPS信息就與相應的全景圖建立關聯，同時電力杆塔的重點部位的圖像也可作為一個欄位與全景圖關聯，全景圖瀏覽系統中，在全景圖上用已有的工具如Dreamweaver在全景圖上劃出各個重點部位,並通過工具與重點部位高精度圖像建立連結。
[0065]全景圖瀏覽系統可通過PC或者是手持移動終端瀏覽設備來瀏覽，在PC上利用滑鼠或者是鍵盤可360° X 180°角度觀察電力杆塔狀態，可縮進和拉伸全景圖，同時根據需要想查看重點部位的狀態時可直接點全景圖相應的熱點來顯示電力杆塔的重點部位高精度圖像，在手持移動終端利用觸控螢幕也可360° X 180°角度觀察電力杆塔狀態，可縮進和拉伸全景圖，同樣根據需要想查看重點部位的狀態時可直接點全景圖相應的熱點來顯示電力杆塔的重點部位高精度圖像。
[0066]所述的全景圖數據伺服器包括高壓輸電線路的全景圖數據與地理坐標信息以及GIS信息數據。
[0067]電力杆塔全景圖瀏覽系統中可在GIS地圖上通過熱點的位置找到相應位置或者是最近位置的電力杆塔全景圖並進行360° X 180°的瀏覽，並可在全景圖的熱點上進行電力杆塔的重點部位高精度圖像查看。
[0068]同時電力杆塔全景圖瀏覽系統中也可在通過當前的電力杆塔全景圖從資料庫中獲得與之關聯的GPS信息，GPS信息包含該電力杆塔的經度與緯度，在GIS地圖上通過經度與緯度可以確定該電力杆塔的位置。
[0069]本系統的預警技術採用圖像處理的配準技術，首先對同一電力杆塔不同時期的全景圖進行分析，提取特徵，得到特徵點；該系統首先提取的是電力杆塔的外圍輪廓，採用數字圖像處理的Sobel算子和Canny算子提取，並對兩個算子提取的邊界輪廓進行併集後得到杆塔的輪廓點集；其次對兩幅圖像的輪廓點集進行相似性度量找到匹配的特徵點對；然後分析每一對的特徵點對的位移差關係，得到圖像空間坐標變換參數，確定點對變化較大的區域；最後通過配準後可得到變化區域，統計變化區域的大小佔全景圖大小的比例來判斷是否有危害發生，超出預定比例則發出預警消息。
[0070]本發明可廣泛用於高壓輸電線路電力杆塔的維護與預警領域。
【權利要求】
1.一種基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，包括採集某一指定高壓輸電線路電力杆塔全體或局部的外形照片圖像，將不同時刻所採集的該電力杆塔的圖像存儲、對比和分析，利用所採集的電力杆塔全體或局部外形圖像的變化，判斷被監控電力杆塔的金屬結構是否處於穩定、安全狀態；其特徵在於: 所述的電力杆塔維護與預警系統包括被監控的電力杆塔、全景圖採集設備、全景圖處理軟體、GPS定位設備、全景圖數據伺服器、全景圖瀏覽系統、智能圖像處理系統、PC或者是手持移動終端瀏覽設備； 其所述的全景圖採集設備包括一臺筆記本電腦及帶有已經內標定好的六攝像頭的全景相機，用於獲取採集點電力杆塔前、後、左、右、上、下六面的側面圖像照片信息； 其所述的全景圖處理軟體用於將某一時刻或時間段內對指定採集點電力杆塔拍攝的一組或多組側面圖像照片，拼接成一個指定時刻或時間段內被監測電力杆塔的全景圖像，使用戶可看到該時刻或時間段內被監控電力杆塔360° X 180°的全空間信息； 其所述的GPS設備與所述的全景圖採集設備相配合，用於獲得所述採集點電力杆塔的地理坐標信息； 其所述的全景圖數據伺服器用於存儲指定採集點電力杆塔的各組側面圖像照片或全景圖像； 其所述的全景圖瀏覽系統用於通過PC或者是手持移動終端瀏覽設備來瀏覽保存在全景圖數據伺服器上的電力杆塔的全景圖信息和對應的地理坐標信息； 其所述的智能圖像處理系統採用圖像處理算法，對不同時刻或時間段被監控電力杆塔的全景圖像進行分析處理，最終根據分析結果給出被監控電力杆塔相應金屬結構變化的預θ I R >ι?ι'， 所述的電力杆塔維護與預警系統，通過所述的全景圖採集設備，對被監測的電力杆塔各個側面的側面圖像照片進行圖像數據採集，得到某一時刻或時間段內被監測電力杆塔各個側面的側面圖像信息； 所述的電力杆塔維護與預警系統，利用現有的全景圖處理軟體將獲得的六張側面圖像導入全景圖軟體，自動生成該電力杆塔最終的全景圖； 所述的電力杆塔維護與預警系統，其所述的全景圖採集設備帶有GPS接口，在拍攝採集點電力杆塔前、後、左、右、上、下六面的側面圖像照片的同時，由GPS設備獲得採集點電力杆塔的地理坐標信息，所述的採集設備通過GPS接口與GPS設備連接獲得對應電力杆塔的地理坐標信息，並作為一個欄位輸入與相應的電力杆塔全景圖相關聯，得到了與該地理坐標點相對應的電力杆塔全景圖影像； 所述的電力杆塔維護與預警系統，在所述的全景圖數據伺服器中，建立包含電力杆塔全景圖與地理坐標信息的資料庫，當維護人員輸入電力杆塔的坐標或者在瀏覽器中地圖上直接點擊相應的熱點時，可通過在網頁上渲染三維圖形圖像的WEBGL技術，來顯示電力杆塔360° X 180°的信息； 所述的電力杆塔維護與預警系統，通過所述的全景圖採集設備，定期獲取不同時刻或時間段內某一被監測電力杆塔各個側面的側面圖像信息，得到不同時刻或時間段的、與對應地理坐標點相對應的電力杆塔全景圖影像； 所述的電力杆塔維護與預警系統，通過動態更新的兩個不同時刻或時間段的同一電力杆塔的全景圖影像，利用智能圖像處理技術，智能分析與預警可能出現的對電力杆塔的危害，提醒電力部門進行對應的維護與防範措施，從而避免對電力杆塔的危害以及帶來的損失。
2.按照權利要求1所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是所述的對電力杆塔的危害至少包括電力杆塔傾斜或電力杆塔斷裂；導致所述電力杆塔斷裂的外在因素包括雷擊、凍凝、非法拆卸或盜竊。
3.按照權利要求1所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是所述的全景採集設備一次獲取採集點電力杆塔前、後、左、右、上、下六面的圖像信息，將採集到的六面圖像信息導入全景圖軟體，自動生成最終的電力杆塔全景圖；所述的全景採集設備對電力杆塔的重點部位進行高精度拍攝成像，並將重點部位的高精度圖像作為一個欄位輸入存入資料庫中與全景圖相關聯，在全景圖瀏覽系統中，在全景圖上採用工具軟體在全景圖上劃出各個重點部位，並通過工具軟體與重點部位高精度圖像建立連結，當用戶需要查看電力杆塔重點部位的狀態時，可直接點擊全景圖相應的「熱點」來顯示電力杆塔重點部位的高精度圖像。
4.按照權利要求1所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是所述的全景圖軟體包括造景師或漫遊大師軟體。
5.按照權利要求1所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是所述的工具軟體包括Dreamweaver軟體。
6.按照權利要求1所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是所述的全景採集設備在採集所述的全景圖時，同步獲取採集點的GPS信息。
7.按照權利要求1或3所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是在所述的全景圖輸入到全景數據伺服器時，全景圖作為該採集點的一個圖像數據輸入其記錄為當前採集點的圖像信息，全景圖的GPS信息作為該採集點的一個欄位輸入表達該點的坐標位置，查詢採集點的全景圖時，可以同時查詢到採集點的GPS信息，反之亦然；其所述的全景圖建立了與GPS信息的關聯；同樣，其所述重點部位的高精度圖像同樣也作為另一個圖像輸入與全景圖建立相對應的關聯關係。
8.按照權利要求1或3所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是所述的全景圖瀏覽系統可通過PC或者是手持移動終端瀏覽設備來瀏覽，在PC上利用滑鼠或者是鍵盤可360° XlSO0角度觀察電力杆塔狀態，可「縮進」和「拉伸」全景圖，同時根據需要想查看重點部位的狀態時，可直接點全景圖相應的「熱點」來顯示該電力杆塔的重點部位高精度圖像，在手持移動終端利用觸控螢幕也可360° XlSO0角度觀察電力杆塔狀態，可縮進和拉伸全景圖，同樣根據需要想查看重點部位的狀態時，可直接點全景圖相應的熱點來顯示電力杆塔的重點部位高精度圖像。
9.按照權利要求1所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是所述的採集設備帶有GPS接口，由GPS設備獲得地理坐標信息，採集設備通過GPS接口與GPS設備連接獲得實時地理坐標信息，全景圖作為該採集點的一個圖像數據，全景圖的GPS信息也作為該採集點的一個位置信息存入所述的全景圖數據資料庫，通過全景圖與GPS信息的關聯，查詢採集點的全景圖時可以同時查詢到採集點的GPS信息，反之亦然。
10.按照權利要求1所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是所述的採集設備帶有高速輸出接口，可實時將採集到的圖像數據輸出到電腦中存儲；其所輸出的圖像數據中帶有GPS信息。
11.按照權利要求1所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是所述的全景圖數據伺服器包含有高壓輸電線路的全景圖數據與地理坐標信息以及GIS信息數據。
12.按照權利要求1或3所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是在所述的全景圖瀏覽系統中可在GIS地圖上通過熱點的位置找到相應位置或者是最近位置的電力杆塔全景圖並進行360° X 180°的瀏覽，並可在全景圖的熱點上進行該電力杆塔的重點部位高精度圖像查看。
13.按照權利要求1所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是所述的全景圖瀏覽系統可以瀏覽電力杆塔全景圖，同時可以從資料庫中獲得與之關聯的GPS信息，GPS信息包含該電力杆塔的經度與緯度，在GIS地圖上通過經度與緯度來確定該電力杆塔的位置。
14.按照權利要求1所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是所述的電力杆塔維護與預警系統採用如下方法進行圖像的配準處理: (a)對同一電力杆塔不同時期的全景圖進行分析，提取特徵，得到特徵點。系統提取的是電力杆塔的外圍輪廓，採用數字圖像處理中的Sobel算子和Canny算子提取，並對兩個算子提取的邊界輪廓進行併集後得到杆塔的輪廓點集； (b)對兩幅圖像的輪廓點集進行相似性度量找到匹配的特徵點對； (c)分析每一對的特徵點對的位移差關係，得到圖像空間坐標變換參數，確定點對變化較大的區域； (d)通過配準後可得到變化區域，統計變化區域的大小佔全景圖大小的比例來判斷是否有危害發生，超出預定比例則發出預警消息。
15.按照權利要求14所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是所述的電力杆塔維護與預警系統對兩張不同時期的全景圖採用智能配準技術，通過配準後可得到變化區域，再從變化區域回溯到全景圖上進行分析，判斷被監測的電力杆塔是否有危害發生。
16.按照權利要求1所述的基於全景圖的電力杆塔維護與預警系統，其特徵是所述的電力杆塔維護與預警系統採用圖像處理的配準技術，首先對同一電力杆塔不同時期的全景圖進行分析，提取特徵，得到特徵點； 所述的電力杆塔維護與預警系統提取電力杆塔的外圍輪廓，採用數字圖像處理的Sobel算子和Canny算子提取，並對兩個算子提取的邊界輪廓進行併集後得到杆塔的輪廓點集； 所述的電力杆塔維護與預警系統對兩幅圖像的輪廓點集進行相似性度量，找到匹配的特徵點對；然後分析每一對的特徵點對的位移差關係，得到圖像空間坐標變換參數，確定點對變化較大的區域；最後通過配準後可得到變化區域，統計變化區域的大小佔全景圖大小的比例來判斷是否有危害發生，超出預定比例則發出預警消息。
【文檔編號】G07C3/00GK104361586SQ201410606800
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】何冰, 刁冠勳, 劉新平, 朱煒, 陸峰, 俞震亮, 朱立峰, 朱春暉 申請人:國網上海市電力公司