视觉测距技术的研究与应用

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电力工程事关国家能源安全,电力工程施工水平的高低决定着整个电网的安全与稳定。为了实现对电力施工安全的全方位监管,可视化技术在电力工程管控中的应用开始变得越来越广泛。可视化技术能够实时监控各施工场地的情况,对施工人员的作业标准进行监督。作为可视化技术的重要组成部分,视觉测距技术在电力施工管控中发挥着不可替代的作用,管理人员可在监控室观看现场传来的视频,并通过视觉测距技术对现场施工标准进行判断。为了满足电力施工管控在视觉测距方面的需求,本文进行了如下研究:(1)在施工现场往往需要对较远目标进行测距,然而,现有的双目测距方法不能满足远距离测距需求,为此,论文提出了基于透视变换的远距离双目测距方法。将原始平面经透视变换转换到一个新的俯视平面,采用双目距方法测量出近处一条基线的长度,再通过三角测量的方法计算目标物体与相机之间的距离,以此实现对远距离目标的测距实验结果表明:待测物体距离相机达到45m时测量误差仍能够保证在5%左右。(2)施工现场装有多个监控摄像头,这些摄像头往往都是单目摄像头,单目测距方法限制较多且无法实现准确测距,为了使其达到双目测距的效果,本文提出基于单目视频的伪双目动态测距方法。设计了预定轨道,摄像头在预定轨道上移动,针对移动的摄像头拍摄的视频,对监控区域物体进行测距。在视频中截取不同位置时的两帧图像,通过轨道参数计算出在不同位置时摄像机的位姿关系,构造伪双目测距模型计算待测物体的距离。实验结果表明,当相机距待测物体5m以内时,在摄相机视野范围内测量物体,误差能够维持在4%以内。(3)针对移动应用场景,比如监控摄像头安装在施工人员的安全帽上,预定轨道难以实现的问题,本文提出一种基于平面4点的位姿估算测距方法,使用空间4点的世界坐标,通过摄像机的成像模型,逆向推导出相机的旋转矩阵与平移矩阵,进而实现距离测量,该方法针对安全围栏开口大小判定场景。实验结果表明距离安全围栏3m以内时,测距误差较小,测量结果的波动程度也较为稳定。
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