[发明专利]一种电力变电站的全景视频监控方法

说明书

本发明公开了一种电力变电站的全景视频监控方法。该方法针对电力变电站现场多摄像机拍摄角度差异较大的情况，首先对各摄像机拍摄图像进行焦距变换和视角变换，将各摄像机拍摄图像变换到统一视角成像平面，然后再进行全景图像拼接，最后在监控屏幕上展示，实现全景监控。其中，为了实现图像焦距变换和视角变换，首先对各摄像机进行标定获取摄像机参数，并在场景中设置标记以便于寻找匹配点，然后根据摄像机参数和匹配点实现图像变换。本发明解决了现有的基于特征点匹配的全景拼接技术往往仅考虑视角平行或差异较小的情况，而在拼接拍摄角度差异较大的图像时往往失效的问题。

技术领域：

本发明涉及一种电力变电站的监控方法,特别是一种电力变电站的全景视频监控方法。

背景技术：

电力系统设施具有高度危险性，为了保障电力变电站正常安全工作，需要实时对变电站场所进行视频监控，以便及时发现安全隐患，如危险目标入侵、火灾等，避免造成严重后果。然而，由于变电站场所范围较广，监控区域较多，因此需要架设多架摄像机进行监控。但多摄像机系统的监视画面较复杂，不利于监控人员及时发现险情所在位置，且现场指挥救援时需要直观清楚地把握变电站的整体情况，因此需要对多摄像机拍摄画面进行全景拼接和展示。

在进行全景图像拼接之前，首先对各摄像机拍摄画面进行焦距调整和视角变换，将所有摄像机拍摄画面变换到近似统一的焦距和视角成像平面上，从而能够解决现有方法拼接失效的问题。本发明的背景技术为计算机视觉中的单目摄像机三维场景标定和立体视觉中的投影变换技术，其理论基础是摄像成像模型。

摄像机成像原理可以用小孔透视投影模型来描述，如图2所示，该模型中存在三种坐标系：世界坐标系、摄像机标系和图像坐标系。世界坐标系中的一个点P(X_w, Y_w, Z_w)在摄像坐标系中的对应位置为P(X_c, Y_c, Z_c)，该点在图像平面上的投影为图像坐标系中的点P(u, v)。三个点之间的变换关系可以用下面的式子来表示：

式中，M_w叫做外参数矩阵，R为旋转矩阵，t为平移向量；M_n叫做内参数矩阵，和分别是图像平面水平和垂直方向归一化焦距，(u₀, v₀)是图像坐标系原点的像素坐标。

求解摄像机参数通常采用张正友标定法，用待标定摄像机采集3幅以上标定图像（黑白格棋盘平面）即可获得摄像机的内参数。通过拍摄地面上摆放的位置固定的标记，可以标定摄像机外部参数和方向角。