Pilhøydemåler for kraftlinjer

Dette instrumentet ble utviklet for Hafslund ASA. Formålet er å følge med i hvordan avstanden mellom bakken og kraftlinje endrer seg med lufttemperatur, vind, nedbør og overført effekt. Instrumentet består i hovedsak av et videokamera med kraftig objektiv, bildefanger (frame-grabber) og en prosessor med bildebehandlingsprogram. måleresultatet kommer ut av instrumentet som et 4-20 mA signal.

Kontroll over belysning, bakgrunn og forgrunn er viktig for at bildebehendlingsmetoder skal være nøyaktige, robuste og raske. I dette tilfellet er ikke det mulig fordi lyset endrer seg med døgnet, årstid, skyforhold, nedbør og solvinkel. Bakgrunnen varierer med skyene og lysforhold, forgrunnen kan variere med nedbør og tåke.

Instrumentet fungerer godt, det registrerer riktig høyde i noe over 90% av målingene. De fleste feilmålinger blir forkastet og bare i underkant av 1% av målingene blir akseptert selv om de er feil.

Fibulas oppgave i prosjektet var å integrere hardwarekomponenter og utvikle og programmere all programvare. Under drift har instrumentet hverken display eller tastatur. For kalibrering og konfigurering brukes et Visual Basic program som kjøres på en tilkoblet PC.

Bildebehandlingen

Bildebehandlingsprinsippet som brukes er korrelasjon. Bildene under viser noen trinn i bildebehandlingen.

Dette er et utsnitt av et bilde som er fanget inn. Det viser en «blink» som henger i kraftlinja som skal overvåkes. Det er også andre linjer i bildet og vi ser en refleks fra sollyset. Oppgaven er å finne blinkens posisjon i bildet.

Søking i et bilde med korrelasjon baserer seg på at en mal flyttes piksel for piksel over bildet, og for hver posisjon beregnes korrelasjonen mellom malen og bildeutsnittet den dekker. Malen skal ligne mest mulig på målet det søkes etter, se bildet til høyre. I teorien inntreffer maksimal korrelasjon der malen er posisjonert eksakt over målet.

Her er resultatet av korrelasjonen. Bildepunkter med høy intensitet tilsvarer høy korrelasjon. I dette bildet er korrelasjonen i deler av bildet som ikke inneholder vesentlige kontraster satt til mellomgrå tone. Som vi ser, er det en svakhet med korrelasjonsmetoden at det kan være kraftig korrelasjon andre steder enn der målet befinner seg. Korrelasjonen er heller ikke nødvendigvis høyest der målet befinner seg. Det kommer av at virkeligheten ikke er så perfekt som matematikken forutsetter.

Korrelasjonen i bildet har topper og daler, det vil si at rundt et lokalt maksimum er det alltid avtagende verdier når avstanden fra toppen øker. I bildet til høyre er alt bortsett fra toppene fjernet. Programmet søker nå igjennom en del av disse toppene for å prøve å identifisere den som hører til målet. Vi har utarbeidet metoder og kriterier som øker sannsynligheten for å treffe riktig samtidig som sannsynligheten for å godta feil posisjon minimaliseres. Når riktig topp er funnet, er det bare å regne om fra posisjon i bildet til 4-20 mA utgangsverdi etter en lineær ligning.

  Bildet til høyre viser systemet montert i skap. Prosessorkort, bildefanger og kraftforsyning er montert i egen boks øverst. Under den er klemmerekker, I/O-moduler, sikringer og termostat for varmeovn/vifte i skapet.