RU2258204C1 - Способ дистанционного обследования объектов электрических сетей с помощью тепловидеосъемочного устройства - Google Patents
Способ дистанционного обследования объектов электрических сетей с помощью тепловидеосъемочного устройства Download PDFInfo
- Publication number
- RU2258204C1 RU2258204C1 RU2004104193/28A RU2004104193A RU2258204C1 RU 2258204 C1 RU2258204 C1 RU 2258204C1 RU 2004104193/28 A RU2004104193/28 A RU 2004104193/28A RU 2004104193 A RU2004104193 A RU 2004104193A RU 2258204 C1 RU2258204 C1 RU 2258204C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- image
- scanner
- objects
- frame
- computer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Image Processing (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Способ дистанционного обследования объектов электрических сетей содержит операции: а) съемка линий электропередачи тепловизионным сканером и цифровым фотоаппаратом, б) сохранение результатов в памяти компьютера, в) вычисление географических и картографических координат пикселов сканерного снимка, г) геометрическое трансформирование сканерного изображения в картографическую проекцию; д) получение нового сканерного изображения и записи его в память компьютера, е) на первом кадре и на новом сканерном изображении нахождение одноименных объектов и определение их взаимно корреляционных функций, аргументы которых характеризуют рассогласование местоположений объектов, ж) минимизация рассогласования местоположения одноименных объектов и получение первого кадра высокого пространственного разрешения и сохранение его, з) последовательность операций с (е) по (ж) повторяют с каждым следующим кадром цифрового фотоаппарата до совмещения последнего кадра серии, и) объединение серии кадров в одно двухслойное изображение высокого пространственного разрешения с известной температурой представленных на нем объектов. Технический результат - получение цветного двухслойного изображения высокого пространственного разрешения с известными географическими координатами и температурой представленных на нем объектов. 3 ил.
Description
Изобретение относится к оптоэлектронным средствам получения и цифровой обработки изображений и может найти применение в энергетике при обследовании, то есть анализе состояния объектов электрических сетей путем определении источников теплового излучения с помощью тепловидеосъемочного устройства, например, разрушенных тепло- и электроизоляторов, перегруженных участков электропроводки, в авиационной и космической технике при съемке и картографировании природных объектов и инженерных сооружений.
В задачи дистанционного обследования объектов электрических сетей входят получение геопривязанных снимков инженерных сооружений, получение информации о температурном состоянии изоляторов и контактных групп линий электросети, причем для решения первой задачи используется съемка в видимом спектральном диапазоне, а для второй - тепловизионная съемка в диапазоне 12 мкм.
Одним из традиционных подходов получения геопривязанных снимков является фотографический метод, основным недостатком которого являются значительные затраты, связанные с предварительной оцифровкой и обработкой фотоматериалов. Известны технические решения по организации воздушной съемки инженерных сооружений и объектов земной поверхности с помощью компактных и недорогих цифровых фотоаппаратов. Географическая привязка таких кадров происходит вручную с использованием топогеодезических карт. Низкий уровень автоматизации и зависимость от опорных картографических данных ограничивают практическое использование данного способа.
При цифровой тепловизионной съемке повышение пространственного разрешения прямо пропорционально связано с усложнением аппаратуры дистанционного наблюдения и увеличением ее массогабаритных показателей, что для случаев воздушной съемки оказывается неприемлемым. Кроме того, в силу определенных физических явлений формируемые тепловизионные изображения являются слабоконтрастными и трудноразличимыми, что ограничивает практическое использование тепловизионных анализаторов.
Технический результат заключается в получении четких и контрастных геопривязанных изображений высокого пространственного разрешения, с известными температурными характеристиками представленных на нем объектов, сокращении временных затрат на формирование конечной продукции и требований, предъявляемых к техническим и стоимостным параметрам съемочной аппаратуры.
Поставленная цель достигается путем выполнения с летательного аппарата съемки линий электропередачи с помощью тепловизионного сканера низкого разрешения, сопряженного с навигационным GPS-приемником и системой измерения ориентации самолета, а также цифрового фотоаппарата с высоким пространственным разрешением, имеющим совмещенную со сканером полосу обзора; результаты съемки, представленные в виде непрерывного сканерного изображения и серии перекрывающихся кадров цифрового фотоаппарата, передают на компьютер и сохраняют их в памяти компьютера; с помощью компьютерных средств на основе априорной информации о параметрах перемещения визирующего луча сканера и передаваемых в составе сканерного изображения углах ориентации и пространственных координат летательного аппарата вычисляют географические и картографические координаты пикселов сканерного снимка; выполняют геометрическое трансформирование сканерного изображения в картографическую проекцию с размером пиксела, соответствующего разрешению цифрового фотоаппарата; по результатам геометрического трансформирования с помощью компьютерных средств получают новое сканерное изображение с известными географическими и картографическими координатами пикселов и записывают его в память компьютера; из указанной серии перекрывающихся кадров цифрового фотоаппарата с помощью компьютерных средств выбирают первый кадр, и с помощью процедуры корреляционно-экстремального анализа на этом кадре и новом сканерном изображении находят несколько участков с отображенными на них одноименными объектами и для каждой пары одноименных найденных участков изображений, определяют взаимно корреляционные функции, аргументы которых характеризуют рассогласование местоположений отображенных на изображениях одноименных объектов; минимизируют рассогласование местоположений отображенных на изображениях одноименных объектов и в результате минимизации рассогласования получают первый кадр высокого пространственного разрешения с известными географическими координатами отображенных на нем объектов линий электрических сетей и сохраняют его в памяти компьютера; с каждым следующим кадром серии перекрывающихся кадров цифрового фотоаппарата повторяют процесс минимизации рассогласования до минимизации последнего кадра серии; полученную серию перекрывающихся геопривязанных кадров, с помощью компьютерных средств объединяют в одно непрерывное двухслойное изображение высокого пространственного разрешения с известной температурой представленных на нем объектов, первый слой которого содержит четкое и контрастное изображение видимого спектрального канала, а второй, температурный слой, содержит соответствующие первому слою пикселы тепловизионного снимка.
Изобретение поясняется чертежами
Фиг.1 - поясняющая фигура способа картографирования линий электропередачи.
Фиг.2 - алгоритм реализации заявленного способа.
Фиг.3 - геопривязанное изображение высокого разрешения, содержащее линии электропередачи 110 кВ.
Способ основан на том, что с летательного аппарата, например с самолета выполняют одновременную съемку объектов линий электропередачи с помощью тепловидеосъемочного устройства, состоящего из сканера низкого пространственного разрешения и цифрового фотоаппарата высокого разрешения, имеющего совмещенную со сканером полосу обзора и работающего в режиме автоматической съемки (фиг.1). В ходе съемки в состав сканерного изображения заносятся текущие данные об углах ориентации и пространственных координатах самолета.
После сеанса съемки исходное сканерное изображение b(m, n), , и серию перекрывающихся кадров цифрового фотоаппарата передают, по каналам связи (по шине данных, спутниковым, телефонным или любым другим) в компьютер и сохраняют их на жесткий диск обрабатывающего компьютера или дополнительно на машиночитаемом носителе (CD-ROM, Flash card, или любой другой).
С помощью компьютерных средств по априорной информации о параметрах перемещения в пространстве визирующего луча сканера r(t), углах ориентации Ω(t)=[α(t), ω(t), χ(t)] и координатах самолета R(t)=[X(t), Y(t), Z(t)], с учетом уравнений картографического проектирования х=Фx[φ(t), λ(t)], y=Фу[φ(t), λ(t)], где t - время съемки, однозначно определяемое по номеру элемента сканерного изображения (m, n), t=f(m, n); φ, λ - геодезические координаты пиксела с номером [m, n), формируется математическая модель, описывающая связь плоскостных и картографических координат сканерного изображения x=Fx[Фx, r(t), Ω(t), R(t)], y=Fy[Фy, r(t), Ω(t), R(t)]. Геометрическое трансформирование исходного изображения b(m, n) в новое сканерное изображение d(x, y) с размером пиксела, соответствующим пространственному разрешению цифрового фотоаппарата, и известными геодезическими и картографическими координатами представленных на нем объектов осуществляется с помощью компьютерной программы, на основе математических функций Fx, Fy.
Далее выбирают первый кадр k1(m*, n*) цифрового фотоаппарата и с помощью процедуры корреляционно-экстремального анализа на этом кадре и новом сканером изображений d(x, y) находят несколько участков с отображенными на них одноименными объектами. Определяют взаимно корреляционные функции, аргументы которых характеризуют рассогласование местоположений отображенных на изображениях одноименных объектов.
На основе вычисленных аргументов рассогласований координат одноименных объектов с помощью метода наименьших квадратов определяют функции геометрического соответствия изображений k1(m*, n*) и d(x, y). Осуществляют минимизацию рассогласований координат одноименных объектов путем геометрического трансформирования изображения k1(m*, n*) в плоскость изображения d(x, y) с тем, чтобы совместить образы отображенных на изображениях одноименных объектов.
В результате полученного геометрического трансформирования получают первый кадр высокого пространственного разрешения с известными географическими координатами отображенных на нем объектов земной поверхности и линий электрических сетей. После этого выбирают следующий кадр k2(m*, n*) и процесс геометрического совмещения с изображением d(x, y) повторяется. После совмещения и геопривязки К-го кадра получают серию перекрывающихся геопривязанных кадров, которые объединяют в одно общее двухслойное изображение I(x, y). Первый слой содержит четкое и контрастное цветное изображение видимого спектрального диапазона, а второй, температурный слой, содержит соответствующие первому слою пикселы тепловизионного кадра.
При анализе контролируемых объектов электрических сетей на экране компьютера отображается первый слой совмещенного изображения, а температурные характеристики представленных на нем объектов считываются со второго, температурного слоя.
На фиг.3 приведено геопривязанное изображение высокого разрешения, содержащее линии электропередачи 110 кВ. Изображение получено в результате совместной обработки кадров цифрового фотоаппарата DX1 с изображением, сформированным самолетным сканером EAGLE, который имеет по отношению к фотоаппарату в 10 раз худшее пространственное разрешение.
Заявленный способ реализуется с помощью любого цифрового фотоаппарата, например DX1, а также самолетного сканера, например EAGLE. Обработка полученных изображений осуществляется при помощи компьютерных средств, состоящих, например из IBM/PC совместимого компьютера необходимым периферийным оборудованием, а также программного обеспечения, алгоритм функционирования которого приведен в описании.
Применение заявленного способа при воздушном обследовании линий электропередачи позволяет получать геопривязанные снимки с пространственным разрешением порядка 0,05-0,15 м и известными температурными параметрами объектов электрических сетей.
Claims (1)
- Способ дистанционного обследования объектов электрических сетей с помощью тепловидеосъемочного устройства, содержащий следующие операции:а) с летательного аппарата выполняют съемку линий электропередачи с помощью тепловизионного сканера низкого разрешения, сопряженного с навигационным GPS-приемником и системой измерения ориентации самолета, а также цифрового фотоаппарата с высоким пространственным разрешением, имеющим совмещенную со сканером полосу обзора;б) результаты съемки, представленные в виде непрерывного сканерного изображения и серии перекрывающихся кадров цифрового фотоаппарата, передают на компьютер и сохраняют их в памяти компьютера;в) с помощью компьютерных средств на основе априорной информации о параметрах перемещения визирующего луча сканера и передаваемых в составе сканерного изображения углах ориентации и пространственных координат летательного аппарата вычисляют географические и картографические координаты пикселов сканерного снимка;г) с помощью компьютерных средств выполняют геометрическое трансформирование сканерного изображения в картографическую проекцию с размером пиксела, соответствующего разрешению цифрового фотоаппарата;д) по результатам геометрического трансформирования с помощью компьютерных средств получают новое сканерное изображение с известными географическими и картографическими координатами пикселов и записывают его в память компьютера;е) из указанной серии перекрывающихся кадров цифрового фотоаппарата с помощью компьютерных средств выбирают первый кадр и с помощью процедуры корреляционно-экстремального анализа на этом кадре и новом сканерном изображении находят несколько участков с отображенными на них одноименными объектами и для каждой пары одноименных найденных участков изображений определяют взаимно корреляционные функции, аргументы которых характеризуют рассогласование местоположений отображенных на изображениях одноименных объектов;ж) с помощью компьютерных средств минимизируют рассогласование местоположений отображенных на изображениях одноименных объектов и в результате минимизации рассогласования получают первый кадр высокого пространственного разрешения с известными географическими координатами отображенных на нем объектов линий электрических сетей и сохраняют его в памяти компьютера;з) последовательность операций с (е) по (ж) повторяют с каждым следующим кадром серии перекрывающихся кадров цифрового фотоаппарата до совмещения последнего кадра серии;и) полученную серию перекрывающихся геопривязанных кадров с помощью компьютерных средств объединяют в одно непрерывное двухслойное изображение высокого пространственного разрешения с известной температурой представленных на нем объектов, первый слой которого содержит четкое и контрастное изображение видимого спектрального канала, а второй, температурный, слой содержит соответствующие первому слою пикселы тепловизионного снимка.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004104193/28A RU2258204C1 (ru) | 2004-02-16 | 2004-02-16 | Способ дистанционного обследования объектов электрических сетей с помощью тепловидеосъемочного устройства |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004104193/28A RU2258204C1 (ru) | 2004-02-16 | 2004-02-16 | Способ дистанционного обследования объектов электрических сетей с помощью тепловидеосъемочного устройства |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004104193A RU2004104193A (ru) | 2005-07-20 |
RU2258204C1 true RU2258204C1 (ru) | 2005-08-10 |
Family
ID=35842234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004104193/28A RU2258204C1 (ru) | 2004-02-16 | 2004-02-16 | Способ дистанционного обследования объектов электрических сетей с помощью тепловидеосъемочного устройства |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2258204C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2495375C1 (ru) * | 2012-05-17 | 2013-10-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Способ дистанционного обследования объектов электрических сетей |
RU174052U1 (ru) * | 2015-12-30 | 2017-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Программно-аппаратный комплекс мониторинга состояния воздушных линий электропередач |
CN107462217A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-12-12 | 北京航空航天大学 | 一种面向电力巡检任务的无人机双目视觉障碍物感知方法 |
WO2020223683A1 (en) * | 2019-05-02 | 2020-11-05 | Advanced Geosciences, Inc. | Reflective cable locating system |
-
2004
- 2004-02-16 RU RU2004104193/28A patent/RU2258204C1/ru active IP Right Revival
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2495375C1 (ru) * | 2012-05-17 | 2013-10-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Способ дистанционного обследования объектов электрических сетей |
RU174052U1 (ru) * | 2015-12-30 | 2017-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Программно-аппаратный комплекс мониторинга состояния воздушных линий электропередач |
CN107462217A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-12-12 | 北京航空航天大学 | 一种面向电力巡检任务的无人机双目视觉障碍物感知方法 |
CN107462217B (zh) * | 2017-07-07 | 2020-04-14 | 北京航空航天大学 | 一种面向电力巡检任务的无人机双目视觉障碍物感知方法 |
WO2020223683A1 (en) * | 2019-05-02 | 2020-11-05 | Advanced Geosciences, Inc. | Reflective cable locating system |
US11568636B2 (en) | 2019-05-02 | 2023-01-31 | Advanced Geosciences, Inc. | Reflective cable locating system |
US12020452B2 (en) | 2019-05-02 | 2024-06-25 | Advanced Geosciences, Inc. | Reflective cable locating system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004104193A (ru) | 2005-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Schenk | Introduction to photogrammetry | |
Grussenmeyer et al. | High resolution 3D recordng and modelling on the Bronze Age cave" les Fraux" in Perigord (France) | |
US8139111B2 (en) | Height measurement in a perspective image | |
CA2078556C (en) | Computer assisted video surveying and method therefor | |
US5596494A (en) | Method and apparatus for acquiring digital maps | |
JP4890465B2 (ja) | 同じ焦点面内で取得された画像の対から得られる画像の自動ジオリファレンシングを使用して画像を処理する方法 | |
US7339614B2 (en) | Large format camera system with multiple coplanar focusing systems | |
CA2705809C (en) | Method and apparatus of taking aerial surveys | |
EP0498542A2 (en) | Automated video imagery database generation using photogrammetry | |
US9185289B2 (en) | Generating a composite field of view using a plurality of oblique panoramic images of a geographic area | |
Breithaupt et al. | An integrated approach to three-dimensional data collection at dinosaur tracksites in the Rocky Mountain West | |
Barazzetti et al. | 3D scanning and imaging for quick documentation of crime and accident scenes | |
Alexander et al. | Multi-scale 3D rock-art recording | |
Koeva | 3D modelling and interactive web-based visualization of cultural heritage objects | |
CN107421503A (zh) | 单探测器三线阵立体测绘成像方法及*** | |
RU2258204C1 (ru) | Способ дистанционного обследования объектов электрических сетей с помощью тепловидеосъемочного устройства | |
King et al. | Airborne digital frame camera imaging for elevation determination | |
JPH04314179A (ja) | 傾斜写真データベース発生方法 | |
Scaioni et al. | Image-based reconstruction and analysis of dynamic scenes in a landslide simulation facility | |
Elhalawani et al. | Implementation of close range photogrammetry using modern non-metric digital cameras for architectural documentation | |
Habib et al. | New approach for calibrating off-the-shelf digital cameras | |
Dev et al. | Production of orthophoto map using mobile photogrammetry and comparative assessment of cost and accuracy with satellite imagery for corridor mapping: a case study in Manesar, Haryana, India | |
Haggrén et al. | Photogrammetric application of spherical imaging | |
Um et al. | Video strip mosaicking: A two-dimensional approach by convergent image bridging | |
AU2013260677B2 (en) | Method and apparatus of taking aerial surveys |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060217 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20070227 |
|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20090127 |
|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100114 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20101122 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170217 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20171018 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190715 Effective date: 20190715 |