傾斜攝影技術在電力巡線中的應用

豆敬翔

【摘 ?要】為了解決電網人工巡檢精度低、效率低、智能化程度低的問題，本文將無人機傾斜攝影技術的工作原理與無人輸電塔、通道及周邊環境相結合。飛機飛行，空中三角測量，并建模形成三維點云的電力線通道。利用自動匹配算法生成的導線，準確計算出樹狀障礙物的距離和位置，生成電力線通道中的障礙物報告。本文將從無人機航空攝影方法，3d表面點云重建方法等等，并專注于分析無人機傾斜攝影技術的工作原理和過程的檢驗電力線路障礙，一線檢驗團隊，結合實驗數據及其在實踐中具體應用。

【關鍵詞】傾斜攝影技術;電力巡線;故障巡檢

引言

隨著密集圖像匹配技術的發展，傾斜攝影技術也開始進入功率檢測領域。與無人機激光激光雷達一樣，實現了線樹距離的定量檢測。這是由于在攝影測量和計算機視覺領域的關鍵算法的突破，特別是SfM和圖像匹配算法。這些理論和方法的進展使得從圖像中提取的三維點云可與激光掃描儀獲得的點云相媲美。金屬絲的直徑很小，在圖像中是一個很小的目標。

一、電力巡線樹障檢測中的無人機傾斜攝影技術與方法

（一）無人機航空攝影方法

電力線圖像清晰，是無人機電力線越障檢測的基礎。該圖像空間分辨率高（3cm-5cm），地物在圖像上的投影較大。為了減小航測三角剖分中投影差對連接點自動匹配的影響，一般選擇較大的航向重疊。本文的航向重疊和側邊重疊均為80%。

航拍中確定航向和側邊重疊后，需要根據電桿塔的位置進行路線布設。航線鋪設方法如圖1所示。

在圖1中，以電桿塔為中心，在左右兩側布置一條線路，平行于兩個相鄰電桿塔之間的連接。路線之間的水平距離和鋼管塔是d。如果是正方向，路線的飛行方向塔的左邊是相反的路線在右邊的塔，因此無人機可以來回一次完成航空攝影操作。

（二）GPS輔助空中三角測量原理及方法

GPS輔助航空三角測量的基本思想是利用差分GPS相位觀測，在區域網平差中對相機坐標進行相對動態定位，作為附加的非攝影測量觀測，以減少地面控制面積。網絡調整。它使用一個GPS信號接收機連接到航空攝影機安裝在飛機上，不斷觀察GPS衛星信號，并同時獲得航空照相機快門打開脈沖的同時航空攝影，和獲得離線數據后處理差分GPS載波相位測量定位技術。將航拍相機曝光時刻的相機站三維坐標作為附加觀測，引入攝影測量區域的網絡調整中。采用統一的數學模型和算法，將物側點和圖像定位元素確定為一個整體的質量評價理論、技術和方法。

在GPS輔助的航空三角測量過程中，利用SIFT算法自動提取圖像之間的連接點;然后使用最小二乘匹配算法改進的連接分獲得均勻分布的定位分亞像元級向點網，GPS輔助光束法區域網絡調整算法用于計算攝影測量觀測和非攝影測量觀測值一起為后續的三維重建提供取向參數地面和遍歷的電力線路通道。

（三）通道地表三維點云重建方法

采用圖像稠密匹配的方法，從立體圖像對中提取密集的三維點云，實現電力線信道地面的三維重建。電力線路通道地面的三維重建和三維坐標的自動測量的電力線路的自動檢測的必要條件是在電力線路通道障礙，直接確定的準確性、可靠性和效率的障礙檢測。目前，從匹配精度、可靠性、效率等方面提出了大量的圖像密集型匹配算法。然而，大多數的圖像匹配算法都是針對以城市建筑為主要目標的三維重建算法進行優化的。電力線通道的表面通常被茂密的植被覆蓋。因此，對樹冠等紋理相似圖像的匹配算法的研究勢在必行。當電力線經過村莊等居民區時，容易出現違章建筑，嚴重影響電力線的安全運行。因此，除了滿足電力線通道被植被覆蓋的條件外，圖像匹配算法還必須適應人工建筑的紋理特征，實現建筑屋頂及其附屬部分的三維重建。圖2為采用圖像稠密匹配方法得到的電力線地表三維紋理點云。

從圖2可以看出，線狀溝道的濃密樹冠恢復良好，房屋、道路、田野的表面紋理也非常清晰，為下一步的樹木屏障檢測提供了良好的數據基礎。

二、實驗及其結果分析

（一）實驗區基本情況

本文選取220kV線路和500kV線路作為實驗區。220kV實驗區地勢相對平坦，地面多為裸地，獨立高大的立柱樹較多。500kV實驗區地形起伏大，植被密集，片狀分布。

三、結論

提出了一種基于無人機傾斜攝影技術的電力線通道障礙物檢測方法。重點研究了電力線通道表面的三維重建、導線的三維重建和通道障礙物的檢測。為了驗證該方法的有效性，成果驗收選取了具有代表性的區域作為實驗區。實驗結果表明，該方法可用于電力線障礙的檢測。該方法有效，可以實現通道三維點云的自動匹配、導線的半自動提取和障礙物報告的自動生成。與傳統的手工檢驗相比，自動化程度有了很大的提高，可以滿足檢驗團隊目前的檢驗要求。

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（作者單位：馬鞍山測繪技術院）