[发明专利]基于视频监测技术的输电导线舞动幅值及频率的计算方法

权利要求书

1.一种基于视频监测技术的输电导线舞动幅值及频率的计算方法，其特征在于，包括：

1)输电导线舞动幅值的确定

(1)数据的采集：将输电线路杆塔上摄像机所拍摄的视频图像通过GPRS网络传送至控制中心；

(2)相关参数的确定：测量周围环境温度，环境湿度，风速；查找固定档距，摄像机所拍摄的视频图像一秒钟所得的视频图像帧数；

(3)数据图像分析：覆冰导线在风的激励作用下会发生周期性的舞动，在一个舞动周期内观测点p会出现一次最高点和最低点，通过摄像机跟踪拍摄的视频图像，得到一个舞动周期内舞动最低点P₁和最高点P₂图像；

(4)图像分割，为了得到提取到比较好的图像边缘，使用改进的K-means算法进行提取，即通过统计图像直方图获得几个离散的初始聚类中心，然后按照聚类内部相似性最大，聚类间相似性最小的原则进行分割；

(5)图像匹配，将预存于图像匹配系统中的基准图像与经过处理的图像进行匹配处理，找到与基准图像最相似的目标物的中心位置，先进行粗匹配得到些比较有可能是目标物的区域，然后再精确匹配，从而可以快速确定目标物的位置；

(6)依据导线舞动轨迹特征，结合导线离杆塔距离l_p的p点处的舞动幅值并据式(3)可计算得出档距内导线的最大舞动幅值A,

其中：L为档距长度；l_p为导线离杆塔的距离；

为离杆塔距离l_p处导线的舞动幅值；

l_p为p点距离摄像头所在杆塔的距离；

n为档距内导线舞动的半波数，其值取决于导线档距；当档距L<200m时，n取1；当200m<L<400m时，n取2；当L>400m时，n取3；

依据导线舞动轨迹特征及档距内导线的最大舞动幅值A，依据式(4)可得出档距内不同位置处导线的舞动状态：

其中：L为档距长度；

l为导线离杆塔的距离；

A(l,t)为离杆塔距离l处导线在t时刻的舞动幅值；

ω为档距内导线舞动的频率，其中ω＝2πf＝2π/T,T为周期；

2)导线舞动频率的计算：

先确定摄像机的频率，即每一秒钟摄像机拍摄的帧数，设为f_s；其次取一定时间内导线舞动的视频图像，记视频长度为t秒，则所取视频帧数m＝tf_s个；其次对所取舞动视频所有帧进行扫描统计，找出舞动极大值点对应的帧的个数，记做N，这样求出舞动的周期T为

则舞动的频率f就为周期T的倒数。

2.根据权利要求1所述基于视频监测技术的输电导线舞动幅值及频率的计算方法，其特征在于，所述步骤1)中(1)数据的采集：通过在杆塔每相导线正上方位置固定一个高清摄像装置，对档距内某一位置p点处导线开展全天候监测，并通过GPRS或CDMA方式传送至监控中心。

3.根据权利要求1所述基于视频监测技术的输电导线舞动幅值及频率的计算方法，其特征在于，所述步骤1)中(3)数据图像分析：覆冰导线在风的激励作用下会发生周期性的舞动，监控中心通过视频软件逐帧回放监控视频获取导线舞动至最低点P₁和最高点P₂的视频图像，通过图像匹配技术获取P₁、P₂点的坐标P₁(x₁,y₁)、P₂(x₂,y₂)，通过式(1)计算获得导线在图像上的位移量d；

其中(x₁，y₁)、(x₂，y₂)为监测图像上点的坐标。

4.根据权利要求3所述基于视频监测技术的输电导线舞动幅值及频率的计算方法，其特征在于，所述步骤1)中(4)同时对经过K-means方法分割后的目标图像进行纵向扫描，并据式(2)获取导线离杆塔距离l_p的点处的舞动幅值

其中：D为导线直径；H为导线宽度对应的像素值。