一种用于电力挂接线的双目视觉三维重建的算法

一种用于电力挂接线的双目视觉三维重建的算法

【摘要】目前500KV及以下接地线自动装拆常规的做法是借助机械升降机，将工作人员送上20米高空进行操作，需多人配合、停电时间较长、电气危险性非常大。本文研究出一种可以无需要人工进行高空操作，而是通过摄像头高空拍摄，进行双目测距，然后三维重建，最后智能识别其装拆的位置的算法。本文着重讨论双目测距以及标定算法，此算法采用目前神经网络与传统标定算法的结合，可精确得出摄像机各个参数，通过实验证明此算法可移植在嵌入式平台上，得到距离测量精度在0.005M以内。

【关键词】双目测距;三维重建;图像

1.引言

双目测距方法是利用双摄像头拍摄同一场景的图像，得到目标图像的位置差，根据焦距以及摄像头标定好的参数，通过三维几何关系，计算出的一个实际的物理距离。现阶段此类算法主要难点在于摄像头的标定，即摄像头本身固有的参数如何计算的问题上，本文结合BP神经网络算法，达到摄像头参数的逼近效果，可以较好的解决这一问题。

这类测距方法因其实现简单，抗干扰性强，已广泛应用于电脑游戏、军事、工业控制等各个领域。

2.图像形成过程

要解决摄像机三维重建问题，需要深入研究摄像机拍摄图像时，此图像的物理空间上的形成过程，大致可分为四个阶段，如下图所示：

场景中图像经过棱镜聚焦，形成一个较小的物理图像源，此图像源理论上与实际场景图像成一定比例关系，这一比例与镜头焦距以及场景目标图像距离与镜头距离相关，但实际上由于安装工艺的不确定性，导致聚焦后的图像源与实际物理图像有一个旋转关系和多种畸变关系，假设图像源中目标相对于世界坐标系三维坐标为：

现场实际图像目标坐标为：

此坐标所处的坐标系称之为世界坐标系，摄像机本身坐标称之为摄像机坐标系，即摄像机镜头光心为其坐标远点，假设世界坐标系中图像目标坐标相对于摄像机坐标系为：

而最终通过摄像头采集的图像即为实际采样的图像，为最终电子设备获得的图像，此坐标系称之为计算机图像坐标系，如下所示：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/46rv.html