隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,電力能源的需求日益旺盛。在未來(lái)的幾年里,我國(guó)將會(huì)建設(shè)更多的高壓輸電線路。輸電線路和電力桿塔作為電力傳輸?shù)闹饕考?長(zhǎng)期暴露在野外環(huán)境中,由于地質(zhì)災(zāi)害或其自身老化等因素的影響,極易發(fā)生損壞,因而電力公司需定期對(duì)輸電線路進(jìn)行巡檢。目前以人工巡檢為主的巡檢方式已無(wú)法滿足電力行業(yè)對(duì)于先進(jìn)的巡檢技術(shù)、更高的巡檢效率和較低的巡檢成本的發(fā)展要求。基于無(wú)人機(jī)的輸電線路自動(dòng)跟蹤技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)輸電線路自主巡檢的一部分。本文將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述:(1)分析無(wú)人機(jī)電力線路的自動(dòng)跟蹤問(wèn)題,設(shè)計(jì)和搭建無(wú)人機(jī)電力線路自動(dòng)跟蹤實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并闡述其軟件結(jié)構(gòu)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括無(wú)人機(jī)端和地面站端。無(wú)人機(jī)端將航拍的電力線路圖像信息實(shí)時(shí)傳送至地面站端,地面站端對(duì)圖像信息進(jìn)行加工處理,識(shí)別出電力線路的走向信息并將其反饋至無(wú)人機(jī)端,無(wú)人機(jī)端根據(jù)地面站端反饋的電力線路走向信息調(diào)整運(yùn)行方向,從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)對(duì)電力線的自動(dòng)跟蹤。(2)分析了航拍圖像的預(yù)處理過(guò)程,包括圖像的灰度化、均衡化、圖像復(fù)原以及圖像分割過(guò)程。分析了引起圖像退化的噪聲類型并分別采用了高斯濾波對(duì)航拍圖像進(jìn)行了復(fù)原。對(duì)比實(shí)驗(yàn)了全局自適應(yīng)閾值分割法、局部自適應(yīng)閾值分割法和最大信息熵法三種圖像分割算法,分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果后,選取了局部自適應(yīng)閾值分割法作為本文的圖像分割法。(3)從航拍圖像中提取輸電線路信息分三步完成,邊緣檢測(cè)、電力線的識(shí)別、電力線的擬合。對(duì)比實(shí)驗(yàn)了Sobel算法、Laplacian算法和Canny算法對(duì)圖像邊緣檢測(cè)的效果,對(duì)比實(shí)驗(yàn)了Hough變換法、LSD法識(shí)別輸電線路的效果。將識(shí)別出來(lái)的直線進(jìn)行分類來(lái)擬合輸電線路。(4)根據(jù)相機(jī)成像原理,校正了無(wú)人機(jī)航拍圖像,并計(jì)算了無(wú)人機(jī)與輸電線路的相對(duì)位置關(guān)系,基于卡爾曼濾波跟蹤方法建立了無(wú)人機(jī)自主跟蹤模型,并利用Matlab軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。(5)根據(jù)上述選用的方法,利用Visual C++設(shè)計(jì)語(yǔ)言和OpenCV計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù)設(shè)計(jì)了航拍圖像實(shí)時(shí)處理軟件。
【學(xué)位單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM75
【部分圖文】：

人工巡檢

且極易出現(xiàn)漏檢或誤檢等情況。圖 1.1 人工巡檢載人直升機(jī)巡檢是近十年來(lái)電力公司采用較多的一種巡檢方式，如圖 1.2。巡檢人員通過(guò)搭乘直升機(jī)，利用可見(jiàn)光相機(jī)或者紅外熱成像儀對(duì)電力線路進(jìn)行遠(yuǎn)距離的檢查，或者在直升機(jī)落地后觀察攝像機(jī)拍攝的視頻進(jìn)行檢查。該種巡檢方式需配備專業(yè)的飛行人員和巡視人員，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、效率高，但是不夠靈活、巡檢成本昂貴、申請(qǐng)繁瑣、易受天氣等因素影響。

圖 1.3 巡線機(jī)器人巡檢無(wú)人機(jī)是指以無(wú)人飛行器為載體，通過(guò)搭載紅外等檢測(cè)設(shè)備，采用無(wú)遙控裝置或者程序控制，實(shí)現(xiàn)電力線路巡檢。無(wú)人飛行器包括了旋翼無(wú)人機(jī)人直升機(jī)和固定翼飛行器，如圖 1.4，分別展現(xiàn)了旋翼無(wú)人機(jī)巡檢和無(wú)人直巡檢。無(wú)人機(jī)巡檢具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、安全系數(shù)高、效率高、使用和維護(hù)費(fèi)用低點(diǎn)。

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