基于无人机视觉的输电线路安全距离巡检系统研究

发布时间：2017-09-27 16:17

  本文关键词：基于无人机视觉的输电线路安全距离巡检系统研究

  更多相关文章： 无人机巡检 输电线路 安全距离 单应变换

【摘要】：无人机输电线路巡检以其巡检自动化程度高、适用范围广、巡检效率高、巡检成本低等优点日益成为国家电网电力巡检的主要方式。其中固定翼无人机巡检通常作为一种快速的输电线路走廊扫描的巡检方式。而多旋翼无人机由于其飞行稳定、可操作性强等结构特点多用于输电线路近距离精确巡检。本文根据多旋翼无人机输电线路巡检系统的需求,建立了四旋翼无人机巡检系统模型。分析各子系统结构功能确定了器件选型,搭建了四旋翼无人机输电线路巡检硬件平台,并通过测试飞行验证了平台稳定性。针对视觉巡检系统中关于图像与二维场景之间的单应变换问题,提出了基于输电线路视觉成像模型的单应变换矩阵求解方法。由输电线路视觉成像模型计算摄像机外参数矩阵以及二维场景平面的法向量。并通过摄像机标定得到摄像机内参数矩阵。从而可以得到相应的单应变换矩阵。实现不同巡检视角图像之间的转换,提高巡检系统图像测量的精度。实验表明,基于此模型得到的单应矩阵能实现准确的单应变换。最后,针对无人机输电线路自主巡检过程中对巡检安全性的要求,以四旋翼无人机巡检系统为研究对象,提出了基于单目视觉的巡检安全距离测量方法。基于输电线路视觉成像模型与杆塔的实际高度,.通过对输电线杆塔图像的识别与测量计算出无人机与输电线路的实时安全距离。通过实验验证了算法正确性,并分析了影响测量精度的各种因素及误差范围,验证了算法可行性。
【关键词】：无人机巡检 输电线路 安全距离 单应变换
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V19;TM755
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题的研究背景及意义9-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 无人机输电线路巡检研究现状13-15
• 1.2.2 基于视觉的无人机输电线路巡检研究现状15-17
• 1.3 本文主要研究的内容17-18
• 第二章 无人机硬件平台的搭建18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 无人机系统框架18-20
• 2.3 四旋翼无人机平台搭建20-23
• 2.4 相机畸变矫正23-26
• 2.5 本章小节26-27
• 第三章 无人机输电线路巡检投影变换方法27-43
• 3.1 引言27-28
• 3.2 单应变换28-30
• 3.2.1 单应变换模型28
• 3.2.2 单应矩阵求解方法28-30
• 3.3 旋转角度的求解30-32
• 3.3.1 小孔成像模型30
• 3.3.2 航拍成像模型30-32
• 3.4 摄像机内参数矩阵32-33
• 3.4.1 公式法32
• 3.4.2 棋盘法32-33
• 3.5 摄像机坐标系旋转平移矩阵的求解33-35
• 3.6 图像处理与杆塔识别35-39
• 3.7 实验分析39-42
• 3.8 本章小结42-43
• 第四章 无人机输电线路巡检水平安全距离检测方法43-52
• 4.1 引言43
• 4.2 安全巡检距离标准43-44
• 4.3 传统测距方法44-45
• 4.3.1 基于GPS坐标转换方法44-45
• 4.3.2 基于激光扫描的测距方法45
• 4.4 单目视觉测距原理45-46
• 4.5 测量算法46-47
• 4.6 实验分析47-51
• 4.6.1 摄像机的拍摄角度对测距精度的影响49-50
• 4.6.2 图像处理中输电线杆塔的识别精度对测距精度的影响50-51
• 4.6.3 杆塔实际高度的测量精度对测距精度的影响51
• 4.7 本章小节51-52
• 第五章 总结与展望52-54
• 5.1 工作总结52-53
• 5.2 工作展望53-54
• 参考文献54-59
• 致谢59-60
• 攻读学位期间的主要科研成果60

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1 王林;张庆杰;朱华勇;沈林成;;远程异地多无人机系统控制权切换技术研究[A];2009中国控制与决策会议论文集（3）[C];2009年

2 谭健美;张琚;闫娟;;信息无人机系统——无人机发展史上新的里程碑[A];第二届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2006年

3 黄爱凤;邓克绪;;民用无人机发展现状及关键技术[A];第九届长三角科技论坛——航空航天科技创新与长三角经济转型发展分论坛论文集[C];2012年

4 刘长亮;;无人机发动机气道开度自适应机构的设计与实现[A];2009年中国智能自动化会议论文集（第三分册）[C];2009年

5 丁霖;;无人机系统人机交互界面浅析[A];探索 创新 交流（第4集）——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年

6 刘泽坤;吕继淮;;舰载无人机系统的环境适应性[A];人—机—环境系统工程创立20周年纪念大会暨第五届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];2001年

7 叶烽;宋祖勋;;无人机系统电磁兼容性测试研究[A];第十四届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2004年

8 易当祥;吕国志;沈玲玲;;多级路况下车载无人机疲劳载荷仿真[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年

9 钱正祥;金继才;杨鹭怡;;未来局部战争中反无人机作战对策研究[A];探索创新交流－－中国航空学会青年科技论坛文集[C];2004年

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1 洪山;法国、德国和西班牙签约共同研发三国无人机系统[N];中国航空报;2007年

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3 林英;无人机将进入现代化农业领域[N];光明日报;2007年

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5 祖茜枫;“综合者”：携带小导弹的小无人机[N];中国国防报;2008年

6 王磊;印度期望打造强大无人机部队[N];学习时报;2009年

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1 刘洋;动态环境中的无人机路径规划研究[D];西北工业大学;2015年

2 高九州;无人机自主着陆控制[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2016年

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本文编号：930646