[發明專利]適用于變電站機器人巡檢的識別方法及裝置

有效

• 申請號: 201410074709.6
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN104318198B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 張晨民;趙慧琴;彭天強
• 申請（專利權）人: 鄭州金惠計算機系統工程有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明涉及一種適用于變電站機器人巡檢的識別方法及裝置，可以用于識別開關狀態。

背景技術

在電力系統中，開關應用非常廣泛，能夠實時指示電力線路運行狀態，對排除電力故障有一定的幫助。但由于電力系統到處高壓，人工檢查的時候需要承擔極大的風險，而通過機器人拍照并自動進行識別，就能保證人身安全。

目前常用的開關識別方法可以總結為：基于相關匹配的方法、基于統計理論的方法、基于傳統知識的方法、基于幾何特征的方法、基于表象的方法，這些方法在理想條件下可以取得較好的識別效果，但是應用于機器人時，往往會表現出很差的性能。主要原因在于：由于地理空間和控制器的約束，機器人只能到達某些地方并且會有偏差，造成圖像中開關大小、方向等變化，進而影響識別性能。

機器視覺領域，可以使用的識別方法很多，如AdaBoost分類器、支持向量機、神經網絡等等，但這些方法在應用在機器人巡檢領域時識別率較低。

發明內容

本發明的目的是提供一種識別方法，用以解決現有識別方法識別率低的問題。

為實現上述目的，本發明的方案包括：

適用于變電站機器人巡檢的識別方法，其特征在于，包括步驟如下：

1）對待檢測圖像進行放大處理；

2）對放大后的圖像進行HOG特征金字塔分解；

3）對特征金字塔每一層的特征圖，采用滑動窗口進行檢測，以與對應模型進行匹配和判定；所述對應模型是指采用支持向量機對樣本HOG特征進行訓練得到的對應模型。

待識別特征為分狀態、合狀態；所述對應模型為分模型、合模型。

在判定之前還包括顏色確認的步驟，通過檢測圖像中的像素顏色數量確認開關狀態。

采用并行運算方式，同時進行滑動窗口分狀態匹配和滑動窗口合狀態匹配。

采用隱藏支持向量機對樣本HOG特征進行訓練；所述滑動窗口的尺寸是根濾波器的尺寸；對于每一層的特征金字塔，利用滑動窗口在特征圖上進行開關狀態檢測；根濾波器與特征圖的點積響應加上窗口內的部件濾波器與特征圖的最大點積響應減去部件變形損失，得到窗口的一個得分，將該得分與對應模型的門限值進行比較，判定窗口是否為待識別特征。

適用于變電站機器人巡檢的識別裝置，包括模塊如下：

1）對待檢測圖像進行放大處理；

2）對放大后的圖像進行HOG特征金字塔分解；

3）對特征金字塔每一層的特征圖，采用滑動窗口進行檢測，以與對應模型進行匹配和判定；所述對應模型是指采用支持向量機對樣本HOG特征進行訓練得到的對應模型。

待識別特征為分狀態、合狀態；所述對應模型為分模型、合模型。

在判定之前還包括顏色確認的模塊，通過檢測圖像中的像素顏色數量確認開關狀態。

采用并行運算方式，同時進行滑動窗口分狀態匹配和滑動窗口合狀態匹配。

采用隱藏支持向量機對樣本HOG特征進行訓練；所述滑動窗口的尺寸是根濾波器的尺寸；對于每一層的特征金字塔，利用滑動窗口在特征圖上進行開關狀態檢測；根濾波器與特征圖的點積響應加上窗口內的部件濾波器與特征圖的最大點積響應減去部件變形損失，得到窗口的一個得分，將該得分與對應模型的門限值進行比較，判定窗口是否為待識別特征。

本發明在支持向量機的基礎上，使用基于可變形部件模型的識別方法。這種方法通常用于人臉識別，還沒有在變電站機器人巡檢的開關狀態上的成功應用。本發明首先將該方法應用于開關狀態檢測。

現有技術中，在應用DPM方法時，由于涉及HOG的按照分辨率分層（分辨率低處于較頂層，分辨率高處于較底層）進行特征計算，分辨率越高則識別率越高。所以，在使用機器人拍照時，我們盡量選擇分辨率較高的攝像頭，但實際分辨率卻較差，并且進一步提高分辨率對識別率提高的貢獻卻十分有限。

經過反復實驗和分析發現：為了方便控制機器人，拍攝圖像離開關較遠，開關圖像在圖像中較?。恍〉哪繕嗽趹肈PM時增加分辨率時還可能導致與周圍環境產生誤判，所以導致了提高分辨率對識別率提高的貢獻卻十分有限。發現這一問題之后，我們對識別方法進行了改進，反現有技術之道而行之，對待識別圖像進行放大處理，雖然降低了圖像的分辨率，但待識別文字輪廓沒有改變，在應用HOG時匹配更準確，大大提高了分辨率；而且對攝像頭的分辨率要求不高，節約設備成本。

進一步的，本發明方法中，在利用滑動窗口在特征圖上進行開關狀態檢測時，滑動窗口的尺寸為根濾波器的尺寸；在開關識別的時候，只有一個部件稱為部件；設置適合于開關狀態識別。