摘要：超高壓輸電網絡中的電力線沒有絕緣層,以空氣作為絕緣體,為了保證輸電線路的安全運行,需要確保電力線周邊一定范圍為純凈空間,不能存在導電物體。輸電電網投入運行后,電力線通道內的植被會自然生長,當植被與電力線之間的距離小於安全閾值時,可能會引起放電,危及電網的安全運行。因此,關於大范圍、高效率的電力線通道障礙物巡檢方法的研究受到了廣泛關注。借助無人機成本低廉、操作方便的優勢,通過在無人機上安裝可見光數碼相機獲取電力線通道內的影像,進而檢測潛在的危險物體,正在成為一種新的電力線通道障礙物巡檢作業方法。無人機在執行電力線通道障礙物巡檢作業時,沿電力線方向飛行,按照一定重疊度拍攝通道內的立體影像,通過攝影測量方法可以完成電力線和地表的三維重建,在已知地表形態和電力線空間位置的前提下,計算地面點雲和導線的空間距離可自動識別和定位障礙物。電力線通道地表的三維重建、導線的三維重建以及障礙物自動檢測是利用無人機影像進行線路通道障礙物巡檢的關鍵問題。對於電力線通道地表三維重建問題,采用影像稠密匹配算法提取三維點雲是一種切實可行的方法,但是由於電力線通道地表經常被密集植被所覆蓋,給影像匹配帶來了較大的困難,並且電力線通道內也可能存在違章建築,因此影像匹配方法需要同時滿足樹冠和屋頂等典型匹配困難目標的三維重建需要;對於電力線三維重建問題,由於電力線在影像上表現為一條細線,並且紋理單一,采用常規的影像匹配方法很難獲取電力線上的同名像點,無法實現電力線三維坐標的自動測量,采用人工立體測量的方法雖然能夠實現電力線三維重建,但是費時費力;利用數字攝影測量方法完成電力線通道三維重建之后,障礙物的檢測問題可以通過計算導線和地物間的空間距離來實現。因此,電力線通道障礙物的檢測和定量描述的關鍵在於電力線通道的三維重建,有必要開展關於電力線通道以及導線三維重建方法的研究,實現基於無人機影像的電力線通道障礙物自動化定量巡檢。本文使用無人機影像,以電力線通道障礙物的定位和定量評價為目標,研究了電力線通道地表稠密點雲提取方法、電力線三維坐標自動測量方法以及障礙物檢測方法。具體研究內容和創新性成果如下:（1）基於SPMEC稠密匹配算法的電力線通道地表三維重建方法研究在研究影像匹配算法的基礎上,提出了 SPMEC（Semi-Patch Matching based on Epipolar Constrains）影像密集匹配方法。首先,將立體像對中的相對定向點變換到核線影像上,構建初始視差三角網。然后,使用較大的匹配窗口沿核線進行一維影像搜索,對初始視差三角網進行精化,生成等間距的密集視差柵格。接着,在影像分割結果的基礎上,構建匹配面元,進而獲取稠密同名像點。最后,使用粗差剔除算法過濾誤匹配點,並輸出匹配結果。實驗結果表明,SPMEC算法能夠提取到稠密的三維點雲,實現了通道地表的三維重建,特別是對樹冠、屋頂等電力線通道內的常見地物具有較好的三維重建能力。當匹配窗口在搜索窗口內滑動過程時,隨着匹配窗口接近和遠離同名像點,相關系數會呈現從小到大再從大到小的變化規律,相關系數曲線上存在明顯的孤峰,且峰值兩側近似對稱。SPMEC算法充分利用了這一現象,將匹配窗口和搜索窗口間的歸一化相關系數作為匹配測度,提出了顧及相關系數曲線形狀的相似性判據。與傳統相關系數閾值法判據相比,明顯提高了匹配窗口位於陰影、樹冠等匹配困難區域時的匹配成功率和可靠性。待匹配點視差與其鄰域內已匹配點視差間的相容性是影像稠密算法的另一重要方面。影像上紋理相似的區域所對應的地面物體一般同屬一個類別,視差變化通常也是連續的。SPMEC假定同一影像分割對象內,視差是連續的,通過影像分割算法,為匹配過程引入鄰域相容性約束條件,同時顧及了地面高度突變引起的視差不連續問題,提高了影像匹配算法在視差不連續區域的穩定性。（2）基於PLAMEC電力線自動測量算法的導線三維重建方法研究基於立體模型中同名像點必然位於同名核線的原理,提出了電力線自動測量方法 PLAMEC（Power Line Automatic Measurement method based on Epipolar Constrains）。首先,從無人機拍攝的兩條航線中選取電力線兩側對應的影像構成立體像對,與同一條航線內相鄰影像構成的立體像對不同,電力線在由航線間影像構成的立體像對中,其方向與核線方向近似垂直,無論對電力線人工立體測量還是對電力線自動測量,這樣的立體模型構成方式都是十分必要的。然后,研究了電力線在影像上的灰度特征和幾何特征,提出了基於灰度比值的電力線特征檢測算子,結合數學形態學和電力線先驗空間拓撲關系,分別從立體像對的左右核線影像上提取電力線二維矢量。接着,在核線影像的上下視差方向,每隔一定距離取一對同名核線,計算它們與電力線二維矢量中同名電力線的交點,這對交點就是位於電力線上的同名像點。最后,使用拋物線擬合算法,將交點坐標由單像素精度提高至亞像元精度后,經前方交會可得這對同名像點對應的物方點坐標。實驗結果表明,電力線自動測量的成功率為93.2%,測量精度與人工測量結果一致,中誤差優於±0.15m,可以替代人工測量,完成電力線的三維重建。（3）電力線通道障礙物檢測與分類評定方法研究通過計算導線與電力線通道地表三維點雲之間的距離,識別和定位通道內的障礙物;通過對障礙物點雲的空間分布特征和紋理特征進行分析,對障礙物類別進行分類,評估它們的危險程度。選取長度為3.9km的典型線路作為實驗區,發現6.5m有效障礙物8處,經野外實地復核,障礙物與電力線之間距離測量結果與現行人工巡檢方法相比,差值優於0.5m,滿足障礙物巡檢對距離測量精度的要求（優於±2.0m）。
參考：鏈接
本論文的研究和實驗得到了下列項目的資助，特此致謝!
➢運動平台影像的高精度幾何標定與目標定位
國家973計划(項目批准號: 2012CB719902)
➢XXX航空攝影相機
國家高分專項(民用部分) (項目批准號: 50-H31D01-0508-13/15)
➢低空攝影測量中的北斗輔助空中三角測量方法
國家自然科學基金(項目批准號: 41371432)
本論文的創新點:
(1)提出了SPMEC (Semi-Patch Matching based on Epipolar Constrains)稠密影像匹配方法，設計了顧及相關系數曲線形狀的相似性判據，建立以影像分割結果為基礎的匹配面元，有差別地對待待匹配點及其鄰域的視差相容性，實現了
電力線通道地表及其附屬物的三維重建。SPMEC算法提出的相似性判據與傳統相關系數閾值法相比增加了形狀約束，能夠在不提高誤判的前提下將相關系數峰值較小的候選點判定為成功的匹配，有利於提高同名像點的稠密度。基於面元對象
的鄰城視差相容性條件則利用了地物邊界的紋理突變處通常也對應着較大的視差變化這一特點,加強面元內部的視差相容性，減弱面元間的相互影響，提高匹配算法的穩定性。
(2)提出了基於灰度比值的電力線特征檢測算子，與常見邊緣檢測算子相比，該算子利用了電力線在無人機影像上的特點，提高了電力線特征的檢出率，抑制了其它邊緣特征。設計和實現了電力線特征濾波算子，過濾偽電力線特征的同時較好地保留了真電力線特征。將無人機影像上的電力線拓撲結構作為先驗知識(連續且彎曲的線)，實現了電力線二維矢量的自動提取，與基於直線的電力線提取算法相比，提高了電力線在影像上的定位精度.
(3)提出了電力線自動測量方法PLAMEC ( Power Line Automnatic Measurement method based on Epipolar Constrains)，基於立體模型中同名像點必然位於同名核線的原理,從構成立體像對的左右核線影像中提取電力線二維矢量，通過計算同名核線與同名電力線的交點獲得位於電力線上的同名像點,代替影像匹配，實現了導線三維坐標的自動測量.該方法利用成像幾何條件經計算直接獲得同名像點坐標，將電力線三維坐標的測量問題轉換為核線影像上的二維矢量提取問題，解決了影像匹配無法獲取電力線上同名像點的難題。實驗結果表明，PLAMEC算法測得的電力線三維矢量精度與人工測得的相-致，能夠基本替代人工完成電力線的自動三維重建。
目錄
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
1.1研究背景與意義
1.2國內外研究現狀與發展趨勢
1.2.1人工地面巡檢方法
1.2.2有人駕駛直升機巡檢方法
1.2.3無人機巡檢方法
1.2.4衛星遙感巡檢方法
1.2.5合成孔徑雷達巡檢方法
1.2.6熱圖像巡檢方法
1.2.7六種巡檢方法的比較
1.3主要研究內容
1.4實驗數據介紹
1.4.1無人機影像獲取
1.4.2 地面控制點測量
1.4.3空中三角測量成果
1.4.4其它補充實驗數據
1.5論文組織結構
第2章無人機電力線路牌礙物巡檢的基本原理
2.1電力線路障礙物巡檢的航空攝影方法
2.2 GPS輔助空中三角測量的原理與方法
2.3通道地表三維重建原理及方法.
2.4導線三維重建原理及方法
2.5障礙物檢測原理及方法
2.6本章小結
第3章電力線通道地表三維重建的密集影像匹配
3.1 概述
3.2 核線約束下的半面元影像匹配算法
3.2.1 初始視差圖的生成
3.2.2 密集視差格網的生成
3.2.3 半面元稠密匹配算法
3.2.4誤匹配點的剔除
3.3實驗及結果分析
3.3.1相似性判據分析
3.3.2匹配面元提取結果分析
3.3.3半面元匹配結果分析
>>如何在cesium里模擬控制測量。。。