Page 82 - 无损检测2025年第一期

喻志程，等：

水泥电杆病害现场监测目标特征几何分析

钢圈锈蚀等病害。长此以往会缩短水泥电杆的使用

寿命，影响配电网的安全运行，更换水泥电杆时，还
（1）
会出现工期长、施工难度大等问题。因此，实时对水
泥电杆展开病害现场监测，及时修复出现的病害就
显得尤为重要 [1-2] 。 式中：x，x 为不同成像仪与水泥电杆之间视差；Z为
r
l
WANG等 通过对架空线路下的磁场波形进 成像仪与水泥电杆之间的景深；d为不同成像仪之间
[2]
行相似性分析，提出了一种多准则融合的故障定位 的距离；T 表示成像仪温度。
x
方法，该方法利用磁阻传感器，具有成本低、安装和 水泥电杆在长期工作后会出现变形、位移等现
维护便利等优点。胡珉等 在监测现场录制相关视 象，当变形、位移数值过大时，结合式（1）建立水泥
[3]
频，通过对视频的详细分析采集现场各项数据，提取
电杆现场的单位矩阵I，以此获取成像仪之间位置关
病害位置特征，并使用卷积神经网络进行识别，确 系以及不同成像仪扫描图像之间的三维坐标对应关
定病害类别以及位置，结合马尔科夫随机场模型对 系，过程为
辨识结果与实际场地病害结果实施一致性验证，进
 x   x   0 
[4]
一步提升了结果的监测精度。高旭光等 使用近景  1   2   


摄影测量技术以及图像处理技术对待检测目标的数  y 1 =  I  y 2   +0 （2）
 z   z   ∆ z 
字化影像实施自动提取，生成病害各项特征点，基  1   2   
于Delaunay三角生成病害表面模型，利用移动球算  x /zX f
法完成病害表面形态骨架线自动提取，基于提取结  y =  = 1 /zY f 1 （3）

果实现杆体病害的精准监测。杨娜等 基于病害的  z 1 ∆ 1 ( / f f x - f x f x )
[5]
成因，设计了一套病害监测系统，该系统通过无人   = 1 2 1 2 2 1
机对杆体病害实施悬停拍照，根据图像的处理结果 式中：∆x，∆y，∆z分别为成像仪坐标在世界坐标上
获取病害特征，使用计算机测量技术对特征进行识 的原点位置偏移；p(x，y，z)为成像仪位置坐标；（X ，
1
别，进而计算出病害的各项尺寸，完成目标的病害 Y ），（X ，Y ）分别为不同像点在成像仪位置图像中
2
2
1
f
监测。 的坐标； ，f 分别为不同成像仪扫描焦距。
1
2
由于水泥电杆病害类型较多，现场监测目标结 1.1 杆体病害双目立体视觉特征提取
构变形量、相对位移与状态不一，杆体病害特征几何 结合病害现场图像获取图像内部数据，提取杆
差异较大，电杆病害现场监测效果往往不理想。为 体裂缝、位移等相关监测指标 [8-9] ，提取过程可分为
此，提出杆体病害双目立体视觉特征几何分析方法， 结构变形量特征提取、相对位移特征提取与状态特
引入随机梯度下降方法，在杆体病害特征几何优化 征提取3个步骤，逐次优化杆体病害特征几何，详细
模型中设置特征几何优化结构，以膨胀系数、挤压状 分析水泥电杆的病害类型，为辨识病害的类型以及
态值、张量固定值等众多几何值为被优化特征量，结 严重程度提供帮助。
合视差转换结果，进行水泥电杆病害现场监测效果 1.1.1 结构变形量特征提取
优化。 水泥电杆外部钢筋锈蚀以及盐碱地的骨料反

1 现场杆体病害视差转换 应，会使电杆内部混凝土出现膨胀现象，从而引发杆
体裂缝。水泥电杆杆体出现裂缝病害前，首先需要
水泥电杆通常埋设于盐碱地、稻田、沼泽、苇塘 根据获取的病害现场图像数据采集结果，提取水泥
和沿海地区等被盐碱水侵蚀的环境中，首先，通过 电杆的结构变形量。过程中设定水泥电杆的位移基
复杂的现场监测过程，进行现场杆体病害位置坐标 准值为B ，内部膨胀系数为β，实测温度为T ，则水
转换。 0 sw
泥电杆的结构变形量H可表示为
设定水泥电杆的位置坐标为q(X，Y，Z),不同位
（4）
置成像仪的像主点为α 、α ，焦距为f，以此获取成像
r
l
仪与水泥电杆之间的视差，以及二者之间的深度 [6-7] ， 式中：l为位移最小读数；B为实测水泥电杆位移输

过程为 出值； χ 为温度修正系数；T 为温度基准值。
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2025 年 第 47 卷 第 1 期
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