Page 99 - 电力与能源2024年第四期

第 45 卷 第 4 期 电力与能源
2024 年 8 月 493

DOI：10.11973/dlyny202404021

变电站视觉检修技术中相机标定方法研究

王紫威
（国网湖北省电力有限公司公安县供电公司，湖北 公安 434300）

摘 要：基于机器视觉的变电站检修技术，通过重构变电站结构能够有效检测工作人员与高压设备之间的安
全距离，提高检修工作的可靠性并保障人员的安全性。在进行变电站检修工作时需综合考虑安全距离、相机
采集信息的范围、相机与检修设备之间的距离等因素。首先，基于张正友标定法，分析采集到的图像中的坐标
与世界坐标之间的关系；然后，根据相机的精度、景深等参数，结合张正友标定法获得的坐标转换矩阵，精确计
算出相机与检修设备之间的最佳距离；最后，搭建模型验证了算法的有效性。
关键词：变电站；视觉检修；相机标定；张正友标定法
作者简介：王紫威（1991—），男，主要从事电力系统及其自动化方面工作。
中图分类号：TM63 文献标志码：A 文章编号：2095-1256（2024）04-0493-03
Research on Camera Calibration Methods in Substation Visual Inspection Technology

WANG Ziwei
（State Grid Gong′an County Power Supply Company，Hubei Electric Rower Company，

Gong′an 434300，Hubei Province，China）

Abstract：Machine vision-based substation inspection can reconstruct the structure of substations, detect the safe
distance between workers and high-voltage equipment, enhance the reliability of inspection work, and ensure per⁃
sonnel safety. Substation inspection work needs to consider factors such as safe distances, the range of camera-
collected information, and the distance between the camera and inspection equipment. Firstly, based on Zhang
Zhengyou′s calibration method, the relationship between the coordinates captured in images and the world coordi⁃
nates is analyzed. Then, considering parameters such as camera accuracy and depth of field, a coordinate transfor⁃
mation matrix is obtained using Zhang Zhengyou′s calibration method to determine the optimal distance between
the camera and inspection equipment. Finally, a model to validate the algorithm′s effectiveness is constructed.

s

Key words：substation，visual inspection，camera calibration，Zhang Zhengyou’ calibration method
在高压变电站进行巡检任务时，工作人员常 进行相机标定。相位与检修设备之间的距离也会
［7］
面临诸多危险。然而，相机能在此类环境中对设 影响变电站视觉检修的结果 。
备进行精确定位与检修，部分替代工作人员的巡 本文采用张正友二维标定法，该方法具有标
检工作，从而降低人员风险 ［1-5］ 。采用图像巡检技 定精度高、操作简单、成本低以及标定参考物易制
术时，首先需在检修现场安装相机，对现场设备进 作等优点。最后根据相机的特性，计算了出相机

行实时的图像采集，也可对承担检修任务的工作 与检修设备之间的最佳距离。
人员进行实时的图像处理，尤其是检测工作人员
1 相机标定
与被检修设备之间的安全距离等信息，以防止工
作人员因为精神懈怠而引发危险，从而提升检修 1.1 不同坐标系间的转换
［6］
工作的安全性 。相机的镜头类似于人的眼睛， 采用机器视觉进行变电站监测时，需进行坐
需通过算法计算人与检修设备之间的距离，即需 标变换，像素坐标系为 O 0-UV，图像坐标系为 O 1-