专利名称：一种面向带电作业安全防护的三维安全警示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力技术领域，尤其涉及一种面向带电作业安全防护的三维
安全警示装置。
背景技术：
在对变电站电力设备的维护过程中，必须尽量减少停电时间和缩小停电范围。由于对电力设备进行检修时，其周围设备仍然处于带电运行状态，当需要使用大型设备，例如吊车等对电力设备进行检修更换时，目前只能通过肉眼观察的方式对其余带电运行的电力设备是否保持了足够的安全距离进行判断，而无法通过技术手段进行有效的监控。目前在计算机领域，有一种计算机双目立体视觉测量技术，其主要利用双目三角测量原理，通过在不同位置的摄像机对同一目标物体进行观察形成的视差，通过摄像机的立体标定，获得摄像机的焦距和基线距，从而求得目标物体的深度及其位置信息。但是仅靠单组双目摄像机对目标物体进行探测只能探测到它面对于摄像机的一面的深度和位置信息，而目标物体背对双目摄像机的一面的深度和位置信息则无法探知，在立体空间监控中，由于目标物体本身具有一定的深度范围，单组双目摄像机无法满足对目标物体进行全面探测的要求。在电力技术领域的施工现场，由于电力设备的距离位置，且有时需要双目摄像机有一定的仰角才能将监测区域或设备纳入摄像机探测范围内，因此十分有必要提供一种便携的，能够调整基线距，可以调整仰角的三维安全警示装置。
实用新型内容为解决上述技术问题，本实用新型提供一种面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置，其包括至少两组双目测量装置，该至少两组双目测量装置放置于待监测的目标物体的不同平面外；所述每组双目测量装置包括图像采集设备和信息处理设备；所述图像采集设备摄像机支架、两个相同的双目摄像机以及摄像机安装横梁组成；所述两个相同的双目摄像机安装在所述摄像机安装横梁上，所述摄像机安装横梁安装在所述摄像机支架上；所述信息处理设备包括用于对所述两个相同的双目摄像机进行立体标定的摄像机标定模块；用于对所述两个相同的双目摄像机采集的图像进行立体匹配的立体匹配模块；用于对所述两个相同的双目摄像机的仰角进行计测量的仰角测量模块；用于对所述两个相同的双目摄像机的仰角的坐标系转换成仰角为零的坐标系的坐标转换模块；用于划分所述目标物体的警戒空间的安全警戒区划定模块；[0016]用于通过实时计算判断带电运行的电力设备是否进入所述警戒区划定模块所划定的安全警戒区，并在所述带电运行的电力设备进入所述安全警戒区后进行警示的报警模块。其中，所述摄像机支架上还设置有用于将所述两个相同的双目摄像机保持在同一水平线上的水平仪。其中，所述信息处理设备具体为笔记本电脑。其中，所述摄像机安装横梁为不锈钢横梁。其中，所述不锈钢横梁的厚度为2mm-3mm、长度为44cm-46cm,宽度为2cm_4cm。其中，所述不锈钢横梁的正中设置有一个中心钻孔，距离该中心钻孔两边分散设置有多个钻孔；所述不锈钢横梁的两端设置有矩形孔。实施本实用新型提供的面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置，其可以灵活的根据现状状况调整基准线和摄像机仰角，便于根据电力设备不同的环境进行灵活的设置，便于对带电运行的电力设备进行监测，保持其与目标电力设备的距离是安全距离。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型提供一种面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置的结构示意图；图2是如图1所示的三维立体安全警示装置的图像采集设备的结构示意图；图3是如图1所示的三维立体安全警示装置的信息处理设备的结构示意图；图4是如图2所示的三维立体安全警示装置的图像采集设备的摄像机安装横梁的结构示意图；图5是本实用新型提供一种面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置的应用流程图。
具体实施方式
参见图1，为本实用新型提供一种面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置的结构示意图，其包括至少两组双目测量装置，该至少两组双目测量装置放置于待监测的目标物体的不同平面外；所述每组双目测量装置包括图像采集设备I和信息处理设备2 ；具体的，参见图2，所述图像采集设备I包括摄像机支架10、两个相同的双目摄像机IIA和11B，以及摄像机安装横梁12组成；所述两个相同的双目摄像机IlA和IlB安装在所述摄像机安装横梁12上，所述摄像机安装横梁12安装在所述摄像机支架11上；在利用本实用新型的三维立体安全警示装置进行现场信息采集之前，需要确定需要监控的立体空间的范围，根据需要确定双目摄像机的基线距。[0034]基线距的计算公式为B=ZXD/f，其中B是基线距，Z是待检测立体空间距离左摄像机投影中心的最大深度，D至少大于1，f为摄像机的焦距；先估算出大体的基线距，如项目中的基线距大约15cm，具体测量时使用的基线距是将摄像机安装在相距15cm左右后，通过立体标定程序计算精确值。参见图3，所述信息处理设备2包括用于对所述两个相同的双目摄像机IIA和IlB进行立体标定的摄像机标定模块20 ；用于对所述两个相同的双目摄像机IIA和IIB采集的图像进行立体匹配的立体匹配模块21 ； 在具体实现中，立体匹配模块21采用半全局立体匹配算法进行立体匹配计算的，其结果是得到左摄像机的图像的视差图。半全局立体匹配算法是本领域技术人员所熟知的技术方案，在此不再赘述。用于对所述两个相同的双目摄像机IlA和IlB采集到的图像进行实时的深度计算的深度计算模块22 ；具体实现中，深度计算模块22是根据如下公式计算深度的Z=Bf/D,X=Bx/D,Y=By/D ；其中Z为物体距离摄像机投影中心的距离，B为基线距，f为焦距，D为视差图上对应像素的数值即视差值，X为所成图像的距离成像中心的横坐标像素位置，I为所成图像的距离成像中心的纵坐标像素位置。X，Y, Z为立体空间中以成像中心为原点的坐标系中的空间坐标数值，X，Y, Z所代表的数值即为成像中心的深度。用于对所述两个相同的双目摄像机IlA和IlB的仰角进行计测量的仰角测量模块23 ；用于对所述两个相同的双目摄像机IlA和IlB的仰角的坐标系转换成仰角为零的坐标系的坐标转换模块24 ；用于划分所述目标物体的警戒空间的安全警戒区划定模块25；用于通过实时计算判断带电运行的电力设备是否进入所述警戒区划定模块25所划定的安全警戒区，并在所述带电运行的电力设备进入所述安全警戒区后进行警示的报警模块26。具体的，安全警戒区域划定模块25是通过人机交互是实现的，使用者可以通过鼠标点击划定左图像中的立体警戒区域的八个顶点，确定一个立方体，其中这个立方体的八个顶点的立体坐标X，Y, Z由深度计算模块22的程序计算所得。立方警戒区域可由如下公式限定:Xleft〈 X〈Xright，Ydown〈 Y〈Yup，Zfront〈 Z〈Xback，其中 ^left -^right，Ydown，Yup，Zf ront，Xback为立方体相对于双目摄像机的左侧面，右侧面，下侧面，上侧面，前面，后面的六个面的每个的面的四个顶点的相应立体空间坐标的均值。本三维立体安全警示装置实时计算摄像机成像的图像中的像素所对应得空间的实时空间坐标，当立体警戒区域内的物体的成像点的空间坐标与各个面(除去下侧面)的相对距离小于规定距离时，报警模块26发出报警警报。其中，所述摄像机支架11上还设置有用于将所述两个相同的双目摄像机IlA和IlB保持在同一水平线上的水平仪。其中，所述信息处理设备2具体为笔记本电脑。其中，所述摄像机安装横梁12为不锈钢横梁。其中，如图4所示,所述不锈钢横梁12的厚度为2mm-3mm、长度为44cm-46cm,宽度为2cm-4cm。其中，所述不锈钢横梁12的正中设置有一个中心钻孔，距离该中心钻孔两边分散设置有多个钻孔；所述不锈钢横梁12的两端设置有矩形孔。具体的，该不锈钢横梁12正中有一个直径约6mm钻孔,在距该中心钻孔两边3cm开始每隔Icm打有一个直径约6_钻孔，每边共4个，在距第4个空洞远离中心空洞一侧每隔2cm再有两个同样的钻孔，在横梁的两端距最远空洞有宽6mm，长约8cm的矩形孔。结合上述图1-图4，说明本实用新型提供的面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置的具体应用，其流程如图5所示步骤100，现场信息采集确定需要监控的立体空间的范围，根据需要确定双目摄像机的基线距。具体的，基线距的计算公式为B=ZXD/f，其中B是基线距，Z是待检测立体空间距离左摄像机投影中心的最大深度，D至少要大于l，f为摄像机的焦距。测算好基线距之后，将双目摄像机IlA和IlB安装于设计好的摄像机安装横梁上。步骤101，利用摄像机标定模块20对双目摄像机IlA和IlB进行立体标定。步骤102，调整需要监测的电力设备，将该电力设备的立体空间圈定到摄像机IlA和IlB的捕捉范围内。步骤103，利用立体匹配模块21和深度计算模块22对双目摄像机IlA和IlB采集的图像进行实时立体匹配和深度计算。步骤104，利用仰角测量模块23求取双目摄像机IlA和IlB的仰角。步骤105，利用坐标转换模块24进行坐标系转换。将双目摄像机IlA和IlB仰角的坐标系转换为仰角为零的坐标系，便于判断。步骤106，利用安全警戒区划定模块25划定立体警戒空间。步骤107，报警模块26实时计算判定物体是否进入警戒平面安全距离，进而进行警示，提醒相关人员注意施工安全。实施本实用新型提供的面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置，其可以灵活的根据现状状况调整基准线和摄像机仰角，便于根据电力设备不同的环境进行灵活的设置，便于对带电运行的电力设备进行监测，保持其与目标电力设备的距离是安全距离。值得注意的是，本实用新型描述的是面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置的一种产品形式，其它满足本实用新型所述结构的产品，即使材质、器件名称、外观、器件摆放顺序等不影响产品特性的因素不相同，仍然属于本实用新型保护的范围。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置，其特征在于，包括 至少两组双目测量装置，该至少两组双目测量装置放置于待监测的目标物体的不同平面外； 所述每组双目测量装置包括图像采集设备和信息处理设备； 所述图像采集设备摄像机支架、两个相同的双目摄像机以及摄像机安装横梁组成；所述两个相同的双目摄像机安装在所述摄像机安装横梁上，所述摄像机安装横梁安装在所述摄像机支架上。
2.如权利要求1所述的面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置，其特征在于，所述摄像机支架上还设置有用于将所述两个相同的双目摄像机保持在同一水平线上的水平仪。
3.如权利要求2所述的面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置，其特征在于，所述信息处理设备具体为笔记本电脑。
4.如权利要求1至3中任一项所述的面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置，其特征在于，所述摄像机安装横梁为不锈钢横梁。
5.如权利要求4所述的面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置，其特征在于，所述不锈钢横梁的厚度为2mm-3mm、长度为44cm-46cm,宽度为2cm_4cm。
6.如权利要求5所述的面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置，其特征在于，所述不锈钢横梁的正中设置有一个中心钻孔，距离该中心钻孔两边分散设置有多个钻孔；所述不锈钢横梁的两端设置有矩形孔。
专利摘要本实用新型提供一种面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置，包括至少两组双目测量装置，该至少两组双目测量装置放置于待监测的目标物体的不同平面外；所述每组双目测量装置包括图像采集设备和信息处理设备；实施本实用新型提供的面向带电作业安全防护的三维立体安全警示装置，其可以灵活的根据现状状况调整基准线和摄像机仰角，便于根据电力设备不同的环境进行灵活的设置，便于对带电运行的电力设备进行监测，保持其与目标电力设备的距离是安全距离。
文档编号G01C3/00GK202836553SQ201220353300
公开日2013年3月27日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者詹奕, 许汲伟, 郭育才, 王玮, 詹勤辉, 杨振宝 申请人:深圳供电局有限公司