一种电力现场作业人员定位方法和系统与流程

1.本发明涉及电力作业技术领域，尤其涉及一种电力现场作业人员定位方法和系统。


背景技术：

2.在电力作业现场，对作业人员的位置进行准确有效的定位是预防意外发生、保障工作人员安全的重要依据。现有的对电力作业现场的作业人员进行位置定位的手段多采用gps、北斗定位系统和uwb定位系统实现，但是gps和北斗定位系统的定位精度不够，uwb定位系统需要在作业现场安装基站，使用不方便。因此，需要提供一种既能够准确有效地对作业人员进行定位，又能够满足便捷性要求的电力现场作业人员定位方法。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种电力现场作业人员定位方法和系统，用于解决现有的采用gps、北斗定位系统和uwb定位系统对电力现场作业人员进行定位的方式不能同时满足准确性和便捷性要求的技术问题。
4.有鉴于此，本发明第一方面提供了一种电力现场作业人员定位方法，包括：
5.在电力作业现场布置n个摄像头，获取n个摄像头拍摄的电力作业现场图像，其中n不小于3；
6.根据n个摄像头拍摄的电力作业现场图像，在n个摄像头均能拍摄到的电力作业现场位置设置至少3个已知实际高度和距摄像头距离的定标物，以定标物为基准建立世界坐标系；
7.获取n个摄像头拍摄的定标物图像；
8.根据每个摄像头拍摄的定标物图像计算每个摄像头的坐标位置；
9.在作业人员进入电力作业现场作业时，获取n个摄像头拍摄电力作业现场图像，识别出电力作业现场图像中的作业人员；
10.计算电力作业现场图像中的作业人员与对应的摄像头的距离和方位，得到作业人员与每个摄像头的相对位置；
11.根据作业人员与每个摄像头的相对位置确定作业人员的坐标位置。
12.可选地，根据每个摄像头拍摄的定标物图像计算每个摄像头的坐标位置，包括：
13.识别出每幅定标物图像中的定标物；
14.根据摄像头拍摄到的定标物在图像中的高度和定标物的实际高度，计算摄像头相对于定标物的距离，计算公式为：
[0015][0016]
其中，dm为摄像头相对于定标物的距离，f为摄像头中心成像平面与光心的距离，lm为定标物的实际高度，l
′m为定标物在图像中的高度；
[0017]
基于三点定位法计算每个摄像头在所属世界坐标系中的坐标位置。
[0018]
可选地，计算电力作业现场图像中的作业人员与对应的摄像头的距离和方位，得到作业人员与每个摄像头的相对位置，包括：
[0019]
根据作业人员在图像中的高度和定标物在图像中的高度以及定标物的实际高度，计算作业人员的实际高度；
[0020]
根据作业人员的实际高度和作业人员在图像中的高度，计算作业人员与每个摄像头的距离，计算公式为：
[0021][0022]
其中，d
p
为作业人员与摄像头的距离，l
p
为作业人员的实际高度，l
p
′
为作业人员在图像中的高度；
[0023]
根据电力作业现场图像中作业人员与电力作业现场图像中心的水平距离，计算作业人员与摄像头平面法线的夹角θ；
[0024]
计算电力作业现场图像中定标物与电力作业现场图像中心的水平距离ρ，使用ρ关于θ的函数对所测得的所有夹角θ进行拟合，得到作业人员与摄像头成像平面法线的夹角。
[0025]
可选地，根据作业人员与每个摄像头的相对位置确定作业人员的坐标位置，包括：
[0026]
根据作业人员与每个摄像头的距离和方位，采用三点定位法确定作业人员的坐标位置。
[0027]
本发明第二方面提供了一种电力现场作业人员定位系统，包括：
[0028]
安装模块，用于在电力作业现场布置n个摄像头，获取n个摄像头拍摄的电力作业现场图像，其中n不小于3；
[0029]
定标模块，用于根据n个摄像头拍摄的电力作业现场图像，在n个摄像头均能拍摄到的电力作业现场位置设置至少3个已知实际高度和距摄像头距离的定标物，以定标物为基准建立世界坐标系；
[0030]
图像获取模块，用于获取n个摄像头拍摄的定标物图像；
[0031]
摄像头位置计算模块，用于根据每个摄像头拍摄的定标物图像计算每个摄像头的坐标位置；
[0032]
作业人员识别模块，用于在作业人员进入电力作业现场作业时，获取n个摄像头拍摄电力作业现场图像，识别出电力作业现场图像中的作业人员；
[0033]
相对位置计算模块，用于计算电力作业现场图像中的作业人员与对应的摄像头的距离和方位，得到作业人员与每个摄像头的相对位置；
[0034]
作业人员坐标确定模块，用于根据作业人员与每个摄像头的相对位置确定作业人员的坐标位置。
[0035]
可选地，摄像头位置计算模块，具体用于：
[0036]
识别出每幅定标物图像中的定标物；
[0037]
根据摄像头拍摄到的定标物在图像中的高度和定标物的实际高度，计算摄像头相对于定标物的距离，计算公式为：
[0038]
[0039]
其中，dm为摄像头相对于定标物的距离，f为摄像头中心成像平面与光心的距离，lm为定标物的实际高度，l
′m为定标物在图像中的高度；
[0040]
基于三点定位法计算每个摄像头在所属世界坐标系中的坐标位置。
[0041]
可选地，相对位置计算模块具体用于：
[0042]
根据作业人员在图像中的高度和定标物在图像中的高度以及定标物的实际高度，计算作业人员的实际高度；
[0043]
根据作业人员的实际高度和作业人员在图像中的高度，计算作业人员与每个摄像头的距离，计算公式为：
[0044][0045]
其中，d
p
为作业人员与摄像头的距离，l
p
为作业人员的实际高度，l
p
′
为作业人员在图像中的高度；
[0046]
根据电力作业现场图像中作业人员与电力作业现场图像中心的水平距离，计算作业人员与摄像头平面法线的夹角θ；
[0047]
计算电力作业现场图像中定标物与电力作业现场图像中心的水平距离ρ，使用ρ关于θ的函数对所测得的所有夹角θ进行拟合，得到作业人员与摄像头成像平面法线的夹角。
[0048]
可选地，作业人员坐标确定模块具体用于：
[0049]
根据作业人员与每个摄像头的距离和方位，采用三点定位法确定作业人员的坐标位置。
[0050]
从以上技术方案可以看出，本发明电力现场作业人员定位方法具有以下优点：
[0051]
本发明提供的电力现场作业人员定位方法，先利用定标物对多个摄像头确定坐标位置，再通过确定坐标位置的多个摄像头拍摄包括作业人员在内的电力作业现场图像，然后识别出图像中的作业人员，计算出作业人员与每个摄像头的相对位置，从而确定作业人员的坐标位置，不需要依赖于gps、北斗定位系统和uwb定位系统对作业人员进行实时定位，解决了现有的采用gps、北斗定位系统和uwb定位系统对电力现场作业人员进行定位的方式不能同时满足准确性和便捷性要求的技术问题。
[0052]
同时，利用安装在电力作业现场的多个摄像头从不同的角度对工作人员进行拍摄，能够有效地避免由于其他物体的阻挡而引起的视频定位失效问题。
附图说明
[0053]
为了更清楚的说明本发明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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0054]
图1为本发明提供的一种电力现场作业人员定位方法的流程示意图；
[0055]
图2为本发明提供的一种电力现场作业人员定位系统的结构示意图。
具体实施方式
[0056]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的
附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0057]
为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种电力现场作业人员定位方法的实施例，包括：
[0058]
步骤101、在电力作业现场布置n个摄像头，获取n个摄像头拍摄的电力作业现场图像，其中n不小于3。
[0059]
考虑到单个摄像头的定位方式可能会因物体遮挡拍摄视角而引起定位失效，本发明实施例中，设置的摄像头数量n不小于3。在电力作业现场布置的n个摄像头可以设置为同一水平高度不同方位，n个摄像头安装好后，可直接进入工作，拍摄的电力作业现场图像并回传给后台控制的计算机终端。
[0060]
步骤102、根据n个摄像头拍摄的电力作业现场图像，在n个摄像头均能拍摄到的电力作业现场位置设置至少3个已知实际高度和距摄像头距离的定标物，以定标物为基准建立世界坐标系。
[0061]
为便于后续计算每个摄像头的坐标位置，本发明实施例中设置的定标物至少3个，然后以定标物为基准建立世界坐标系。可以以每个定标物为坐标原点建立各自的世界坐标系，也可以以其中一个定标物为坐标原点建立世界坐标系，获得其余定标物在该世界坐标系中的坐标位置。
[0062]
步骤103、获取n个摄像头拍摄的定标物图像。
[0063]
当定标物设置好之后，通过n个摄像头拍摄定标物，得到n个包含定标物在内的定标物图像。
[0064]
步骤104、根据每个摄像头拍摄的定标物图像计算每个摄像头的坐标位置。
[0065]
由于定标物安装好之后，定标物的高度和距摄像头的距离是已知的，摄像头的参数设置也是已知的，因而可以根据每个摄像头拍摄的定标物图像计算出每个摄像头在世界坐标系中的坐标位置。具体地，先识别出每幅定标物图像中的定标物，再根据摄像头拍摄到的定标物在图像中的高度和定标物的实际高度，计算摄像头相对于定标物的距离，计算公式为：
[0066][0067]
其中，dm为摄像头相对于定标物的距离，f为摄像头中心成像平面与光心的距离，lm为定标物的实际高度，l
′m为定标物在图像中的高度；
[0068]
至此，已经得到至少三个已知的坐标点位置和距离，因而可以基于三点定位法计算每个摄像头在所属世界坐标系中的坐标位置。
[0069]
在步骤104结束后也就完成了前期的定位系统搭建工作，可直接使用该定位系统，在作业人员进入电力作业现场作业时，直接进入步骤105。
[0070]
步骤105、在作业人员进入电力作业现场作业时，获取n个摄像头拍摄电力作业现场图像，识别出电力作业现场图像中的作业人员。
[0071]
当作业人员进入电力作业现场作业时，n个摄像头拍摄的电力作业现场图像中便包含有作业人员，因此，可以利用预置的图像识别算法识别出电力作业现场图像中的作业
人员。
[0072]
步骤106、计算电力作业现场图像中的作业人员与对应的摄像头的距离和方位，得到作业人员与每个摄像头的相对位置。
[0073]
由于在步骤104后，摄像头与定标物的坐标位置是已知的，且摄像头与定标物的距离和方位也是已知的，摄像头的参数同样也是已知的，因而可以计算出每幅电力作业现场图像中的工作人员与每个摄像头的相对位置。具体地，根据作业人员在图像中的高度和定标物在图像中的高度以及定标物的实际高度，计算作业人员的实际高度，根据作业人员的实际高度和作业人员在图像中的高度，计算作业人员与每个摄像头的距离，计算公式为：
[0074][0075]
其中，d
p
为作业人员与摄像头的距离，l
p
为作业人员的实际高度，l
p
′
为作业人员在图像中的高度；
[0076]
根据电力作业现场图像中作业人员与电力作业现场图像中心的水平距离，计算作业人员与摄像头平面法线的夹角θ，计算电力作业现场图像中定标物与电力作业现场图像中心的水平距离ρ，使用ρ关于θ的函数f(ρ)对所测得的所有夹角θ进行拟合，得到作业人员与摄像头成像平面法线的夹角，即得到电力作业现场图像中的作业人员与对应的摄像头的方位。
[0077]
步骤107、根据作业人员与每个摄像头的相对位置确定作业人员的坐标位置。
[0078]
在步骤106之后，作业人员与每个摄像头的相对位置已确定，即，作业人员与的距离和方位是已知的，因而同样可以计算出作业人员在世界坐标系中的坐标位置。具体地，同样可以采用三点定位法确定作业人员在世界坐标系中的坐标位置。
[0079]
本发明实施例中提供的电力现场作业人员定位方法，先利用定标物对多个摄像头确定坐标位置，再通过确定坐标位置的多个摄像头拍摄包括作业人员在内的电力作业现场图像，然后识别出图像中的作业人员，计算出作业人员与每个摄像头的相对位置，从而确定作业人员的坐标位置，不需要依赖于gps、北斗定位系统和uwb定位系统对作业人员进行实时定位，解决了现有的采用gps、北斗定位系统和uwb定位系统对电力现场作业人员进行定位的方式不能同时满足准确性和便捷性要求的技术问题。
[0080]
同时，利用安装在电力作业现场的多个摄像头从不同的角度对工作人员进行拍摄，能够有效地避免由于其他物体的阻挡而引起的视频定位失效问题。
[0081]
为了便于理解，请参阅图2，本发明中还提供了一种电力现场作业人员定位系统的实施例，包括：
[0082]
安装模块201，用于在电力作业现场布置n个摄像头，获取n个摄像头拍摄的电力作业现场图像，其中n不小于3；
[0083]
定标模块202，用于根据n个摄像头拍摄的电力作业现场图像，在n个摄像头均能拍摄到的电力作业现场位置设置至少3个已知实际高度和距摄像头距离的定标物，以定标物为基准建立世界坐标系；
[0084]
图像获取模块203，用于获取n个摄像头拍摄的定标物图像；
[0085]
摄像头位置计算模块204，用于根据每个摄像头拍摄的定标物图像计算每个摄像头的坐标位置；
[0086]
作业人员识别模块205，用于在作业人员进入电力作业现场作业时，获取n个摄像头拍摄电力作业现场图像，识别出电力作业现场图像中的作业人员；
[0087]
相对位置计算模块206，用于计算电力作业现场图像中的作业人员与对应的摄像头的距离和方位，得到作业人员与每个摄像头的相对位置；
[0088]
作业人员坐标确定模块207，用于根据作业人员与每个摄像头的相对位置确定作业人员的坐标位置。
[0089]
摄像头位置计算模块204，具体用于：
[0090]
识别出每幅定标物图像中的定标物；
[0091]
根据摄像头拍摄到的定标物在图像中的高度和定标物的实际高度，计算摄像头相对于定标物的距离，计算公式为：
[0092][0093]
其中，dm为摄像头相对于定标物的距离，f为摄像头中心成像平面与光心的距离，lm为定标物的实际高度，l
′m为定标物在图像中的高度；
[0094]
基于三点定位法计算每个摄像头在所属世界坐标系中的坐标位置。
[0095]
相对位置计算模块206具体用于：
[0096]
根据作业人员在图像中的高度和定标物在图像中的高度以及定标物的实际高度，计算作业人员的实际高度；
[0097]
根据作业人员的实际高度和作业人员在图像中的高度，计算作业人员与每个摄像头的距离，计算公式为：
[0098][0099]
其中，d
p
为作业人员与摄像头的距离，l
p
为作业人员的实际高度，l
p
′
为作业人员在图像中的高度；
[0100]
根据电力作业现场图像中作业人员与电力作业现场图像中心的水平距离，计算作业人员与摄像头平面法线的夹角θ；
[0101]
计算电力作业现场图像中定标物与电力作业现场图像中心的水平距离ρ，使用ρ关于θ的函数对所测得的所有夹角θ进行拟合，得到作业人员与摄像头成像平面法线的夹角。
[0102]
作业人员坐标确定模块207具体用于：
[0103]
根据作业人员与每个摄像头的距离和方位，采用三点定位法确定作业人员的坐标位置。
[0104]
本发明实施例中提供的电力现场作业人员定位系统，先利用定标物对多个摄像头确定坐标位置，再通过确定坐标位置的多个摄像头拍摄包括作业人员在内的电力作业现场图像，然后识别出图像中的作业人员，计算出作业人员与每个摄像头的相对位置，从而确定作业人员的坐标位置，不需要依赖于gps、北斗定位系统和uwb定位系统对作业人员进行实时定位，解决了现有的采用gps、北斗定位系统和uwb定位系统对电力现场作业人员进行定位的方式不能同时满足准确性和便捷性要求的技术问题。
[0105]
同时，利用安装在电力作业现场的多个摄像头从不同的角度对工作人员进行拍摄，能够有效地避免由于其他物体的阻挡而引起的视频定位失效问题。
[0106]
本发明实施例中提供的电力现场作业人员定位系统，用于执行前述电力现场作业人员定位方法实施例中的电力现场作业人员定位方法，其原理与前述实施例中的电力现场作业人员定位方法一致，在此不再进行赘述。
[0107]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。