基于双目立体视觉技术的导线脱冰跳跃轨迹监测研究

作     者：黄增浩 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：葛永庆

授予年度：2016年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：架空输电线路 导线脱冰 双目立体视觉 相机标定 

摘      要：架空输电线路是电网的重要组成部分,在特定气象条件下,导线会发生覆冰现象,导线上的覆冰脱落容易造成输电线路电气和机械方面的损害。对导线的脱冰跳跃轨迹进行测量,可以为脱冰破坏机理研究、覆冰监测与防治以及杆塔结构设计提供数据支持。因此,本文在实际尺寸导线上以悬挂重物的方式模拟覆冰,采用双目立体视觉技术测量导线脱冰后的跳跃轨迹,重点研究测量过程中涉及到的双目系统的误差补偿、结构参数标定以及立体匹配等技术。通过对导线脱冰跳跃轨迹进行深入分析,确定导线脱冰跳跃后的振动特征,为后期相关研究提供参考。首先,介绍了架空输电线路覆冰情况,对导线运动轨迹测量以及双目立体视觉技术的国内外研究动态进行了详细的分析,结合工程中导线运动轨迹测量的实际需要,提出本课题研究。其次,从小孔成像原理和四个相关坐标系建立相机成像模型,说明双目立体视觉技术原理,并对双目系统结构与误差的关系、棋盘格相机标定法求解相机内参数与外参数,以及图像校正技术进行了深入阐释。再次,使用小基线距的双目系统测量导线脱冰跳跃轨迹,采用误差补偿法提高测量精度,利用图像中导线与双目系统极线交叉的特性进行立体匹配,获得了导线脱冰跳跃后在竖直方向上的完整轨迹曲线。最后,采用大基线距的双目系统测量导线脱冰跳跃轨迹,在双目系统标定过程中,采用重投影误差函数对结构参数进行优化求解,提高结构参数求解精度。获得了导线脱冰跳跃后在竖直方向上和水平方向上的完整运动轨迹曲线,通过对轨迹曲线的深入分析,总结了导线脱冰跳跃轨迹的多项特征。