激光与光电子学进展, 2019, 56 (8): 081006, 网络出版: 2019-07-26   

基于视觉导航的输电线杆塔方位确定方法 下载: 1286次

Methodfor Orientation Determination of Transmission Line Tower Based on Visual Navigation
作者单位
1 上海大学通信与信息工程学院, 上海 200444
2 上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
3 国网山东省电力公司, 山东 济南 250000
图 & 表

图 1. 杆塔的航拍图像与示意图。(a)正视图像;(b)正侧面图像;(c)侧面图像;(d)正视示意图;(e)正侧面示意图;(f)侧面示意图

Fig. 1. Aerial images and diagrams of towers. (a) Front image; (b) front side image; (c) side image; (d) front view diagram; (e) front side view diagram; (f) side view diagram

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图 2. 导线穿过直线杆塔时所形成的折线

Fig. 2. Broken lines formed when wire passing through straight tower

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图 3. 耐张杆塔中引流线与导线位置的关系

Fig. 3. Location relationship between guiding lines and wires in tensile tower

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图 4. 杆塔结构特征。(a)塔头处的交叉斜线段;(b)(c)塔身上的斜线段会聚到主框架;(d)(e)塔内交叉特征

Fig. 4. Structural characteristics of tower. (a) Cross slanted segments of tower head; (b)(c) slanted segments converged onto main frame of tower body; (d)(e) crossing characteristics in tower

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图 5. 由远及近杆的塔检测框架

Fig. 5. Framework of tower detection from far to near

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图 6. 各像素点梯度的计算

Fig. 6. Calculation of gradient for each pixel point

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图 7. 梯度的角度分布

Fig. 7. Angular distribution of gradient

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图 8. 每个cell中的梯度统计直方图

Fig. 8. Gradient statistical histogram in each cell

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图 9. HOG特征提取和MLP感知模型分类

Fig. 9. HOG feature extraction and MLP perception model classification

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图 10. 无人机视觉感知平台及在不同方位下杆塔局部区域。(a)无人机视觉感知平台;(b1)正面塔顶;(b2)正侧面塔顶;(b3)侧面塔顶;(c1)正面塔身;(c2)正侧面塔身;(c3)侧面塔身;(d1)正面塔底;(d2)正侧面塔底;(d3)侧面塔底

Fig. 10. Visual perception platform for UAV and local areas of tower under different orientations. (a) Visual perception platform for UAV; (b1) front of tower top; (b2) front side of tower top; (b3) side of tower top; (c1) front of tower body; (c2) front side of tower body; (c3) side of tower body; (d1) front of tower bottom; (d2) front side of tower bottom; (d3) side of tower bottom

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表 1杆塔局部区域方位识别的准确率

Table1. Accuracy rate of identification of local area orientation of tower

AlgorithmFig. 10 (b)Fig. 10 (c)Fig. 10 (d)
FrontFront sideSideFrontFront sideSideFrontFront sideSide
ZF-Net+Faster RCNN0.6820.6910.7020.6180.6990.6640.6770.6860.629
VGG16+Faster RCNN0.7400.7240.7430.6410.7560.7510.7650.7310.763
ResNet-101+Faster RCNN0.7720.7800.7880.6930.8010.7930.7870.7590.789
HOG+MLP(Proposed)0.8260.8180.8590.8790.8910.9020.8780.8690.821

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表 2杆塔局部区域方位识别所需时间

Table2. Time required for identification of local area orientation of towerms

AlgorithmFig. 10 (b)Fig. 10 (c)Fig. 10 (d)
FrontFront sideSideFrontFront sideSideFrontFront sideSide
ZF-Net +Faster RCNN313329263037293331
VGG16+Faster RCNN140159154145148143141153157
ResNet-101+Faster RCNN172175168169172174176167168
HOG+MLP(Proposed)810911910898

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表 3数据增广后杆塔局部区域方位识别的准确率

Table3. Accuracy rate of local area orientation of tower after data augmentation

AlgorithmFig. 10 (b)Fig. 10 (c)Fig. 10 (d)
FrontFront sideSideFrontFront sideSideFrontFront sideSide
ZF-Net+Faster RCNN0.6530.6710.7080.6210.6520.6340.6500.6190.639
VGG16+Faster RCNN0.7320.7380.7490.6610.7540.7520.7620.7250.778
ResNet-101+Faster RCNN0.7810.7830.7980.7010.8010.8080.7870.7620.789
HOG+MLP(Proposed)0.8330.8280.8550.8760.8950.8930.8740.8660.834

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表 4数据增广后杆塔局部区域方位识别所需时间

Table4. Time required for local area orientation of tower after data augmentationms

AlgorithmFig. 10 (b)Fig. 10 (c)Fig. 10 (d)
FrontFront sideSideFrontFront sideSideFrontFront sideSide
ZF-Net+Faster RCNN313029273233303427
VGG16+Faster RCNN139148140139148141143142149
ResNet-101+Faster RCNN168171163165177168179165161
HOG+MLP(Proposed)10768911998

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王祖武, 韩军, 孙晓斌, 杨波. 基于视觉导航的输电线杆塔方位确定方法[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(8): 081006. Zuwu Wang, Jun Han, Xiaobin Sun, Bo Yang. Methodfor Orientation Determination of Transmission Line Tower Based on Visual Navigation[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(8): 081006.

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