本发明涉及计算机视觉领域，特别是涉及了一种监测输电导线破损及老化的方法。
背景技术：
1、基于深度估计的输电导线破损及老化监测是指通过图像处理和计算机视觉技术，利用输入图像中的特征信息来建立输电导线的三维点云，并结合工程参数和架空线的悬挂曲线方程得到完整的输电导线二维曲线监测是否存在力线缆破损及老化。
2、输电线的安全可靠运行直接关系到一个国家经济民生的稳定发展，由于我国输电线路分布十分广泛，地理环境十分复杂，输电线缆长期暴露在野外，受到持续的机械张力，雷击，材料老化等而产生一系列的零件腐蚀，磨损，缺失等缺陷问题，而这些缺陷通过人工检测会有效率低，检出率低，安全性低等问题，因此为了安全可靠的检测缺陷以及安全供电，输电线路智能化巡检日益体现出其迫切性。目前我国电网的输电线通道巡检主要以人工巡检方式为主，这种巡检方式劳动强度大、工作条件艰苦、巡检效率低，并且难以管理，已不能满足现代化电网的发展和安全运行的需求，且使用和维护的成本较高。随着计算机视觉技术的进步，基于图像的输电导线破损及老化监测成为一种有效方法，在这种方法中，首先使用语义分割技术对图像进行处理，将输电导线进行分割，结合深度相机获取的输电导线深度信息可以建立图像中输电导线的三维点云信息，接着利用工程参数和架空线的悬挂曲线方程得到完整的输电导线二维曲线，利用实际以及完整的输电导线二维曲线，监测输电导线的二维曲线是否完整，进而监测是否发生电力线破损和老化。同时，基于图像计算机视觉技术可以实时地对电力线破损和老化进行监测，及时发现并警示输电导线的破损、老化情况。
3、经检索发现，公开号为cn112946369a的中国专利申请提供了一种使用电力线通信设备的电缆老化识别方法，该方法通过建立电力线信道响应计算老化电缆相对介电常数，对得到的网络总传递函数进行经验模态分解，进行机器学习，对电缆老化的类型进行分类，以识别及预测电缆老化。但方法涉及到机器学习，只能识别有先验数据的电缆老化情况，普适性较差。
4、为了提高电力线树障入侵检测的普适性，一种可行的方法是通过相机模块实时获得输电线图像，再通过图像分割算法分割出输电导线以及利用深度估计网络估计图像深度信息，将分割出的输电导线区域和深度信息相结合，计算图像中输电导线区域的三维点云区域坐标，通过拟合、投影得到实际电缆二维曲线，利用工程参数和架空线的悬挂曲线方程得到完整的电缆二维曲线，通过二者的比较监测是否存在电缆破损和老化，电缆破损和老化监测方法的准确性。此方法可以通过相机模块实时建立电缆的三维点云数据以及二维曲线，成本更低，速度更快。
技术实现思路
1、为了提高电缆破损及老化监测的准确性，提高抗干扰能力，本发明提供了一种基于深度估计的输电导线破损及老化监测方法，基于图像分割算法获得电缆区域，结合深度估计算法获得的图像深度信息获得电缆的三维点云区域坐标，再利用拟合和投影得到电力线的二维曲线，基于工程参数和架空线的悬挂曲线方程得到完整线缆的二维曲线，结合实际和完整的电缆二维曲线，更加准确地监测电缆破损、老化现象。
2、为实现上述目的，本发明公开了一种基于深度估计的输电导线破损及老化监测方法，步骤包括：
3、步骤s10：基于图像语义分割算法，通过户外采集的数据对算法进行训练，实现输电线场景的准确电缆区域分割；
4、步骤s101：首先使用聚类算法，通过最小化目标函数，使得划分到同一簇的像素之间相似度最大，而不同簇之间的相似度最小；
5、步骤s102：为了解决图像分割时会存在噪声干扰的问题，使用加权滤波器在保持图像细节特征的同时，有效地抑制噪声对目标图像的影响，从而达到更好的分割效果；
6、步骤s20：利用深度估计算法对图像中分割出的电缆区域进行深度估计，得到分割出电缆区域的深度信息，结合分割图像获得电缆的三维点云信息；
7、步骤s201：首先，通过对待匹配点和候选匹配点之间的相似度进行衡量，对每个待匹配的像素点指定一个搜索范围d，将搜索范围局限在d内，并使用一个大小为w×h×d(w，h为图像的宽和高)的矩阵来记录每个像素与视差范围内的像素的匹配代价值。
8、步骤s202：利用代价聚合的操作对匹配代价的结果进行优化，降低其对噪声的敏感度，得到更有的匹配。
9、步骤s203：采用赢家通吃(wta)算法，对每个像素选择最小聚合代价值所对应的视差值作为最终视差，视差的计算结果对应原图的每个像素值，最终获得与原图相同大小的视差图，在已知图像内外参数后，可以将视差图转换为深度图，表示每个像素在空间中的位置；
10、步骤s204：利用左右一致法进行视差优化，减少匹配错误，提高匹配的精度，由于匹配具有唯一性的约束条件，即对于左图像的某一像素点，在右图像上至多只有一个像素点与之一一对应。左右一致法通过将左右图像的对应点的视差值进行比较，若两个视差值小于一定的阈值，则认为匹配成功，否则认为该视差不满足唯一性将其剔除；
11、步骤s30：利用s10和s20分别获得的电缆分割图和深度图，提取出属于电缆的像素的坐标信息，使用相应的深度图像像素坐标与电缆分割图处理后得到的电缆坐标进行对应，保证深度图与电缆分割图像素的尺度一致，根据电缆坐标信息和深度值，将电缆坐标从图像平面转换到三维空间坐标系中，建立电缆的三维点云，通过拟合和投影得到电缆的二维曲线；
12、步骤s301：首先使用最小二乘法，通过最小化残差函数来确定最优的参数，使得拟合三维曲线与三维点云数据最为吻合；
13、步骤s302：使用投影矩阵，将三维曲线投影到二维平面上，得到实际电缆二维曲线；
14、步骤s40：由架空线的比载和水平轴向应力之比和架空线的悬挂曲线方程从而计算得到完整电缆的二维曲线；
15、步骤s50：利用s30获得的电缆的二维曲线。根据s40获得的电缆的电力线方程，确定完整电缆的二维曲线。计算实际电缆二维曲线与完整电缆二维曲线的相似度，根据实验设置一个合理的阈值判断是否电破损及老化。
1.一种基于深度估计的输电导线破损及老化监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的根据语义分割获得输电导线区域的方法，其特征在于，利用图像分割算法准确分割出输电导线区域。
3.根据权利要求1所述的利用深度估计算法获得图像深度信息的方法，其特征在于，利用深度估计网络，在经过一定的训练之后学习输电导线场景，使其输出准确的深度信息。
4.根据权利要求1所述的根据工程参数和架空线的悬挂曲线方程获得输电导线拟合曲线的方法，其特征在于，架空线的悬链线具体形状完全由比载和架空线的水平轴向应力决定。
