[發明專利]一種變電站巡檢目標的精確定位方法和系統

在審

• 申請號: 201510080758.5
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104615147A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 張浩杰;蘇波;宋海平;趙博;盧國軒;陶進
• 申請（專利權）人: 中國北方車輛研究所
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種精確定位方法和系統，具體涉及一種變電站巡檢目標的精確定位方法和系統。

背景技術

可見光攝像機、紅外熱像儀等變電站巡檢機器人搭載任務載荷系統用于對變電站設備外觀異常檢測、溫度異常識別和儀表異常的識別。然而由于巡檢機器人自身精確定位誤差、航向誤差、云臺轉動誤差等因素影響，導致任務載荷系統精確定位不準，引起檢測目標不在圖像視野或偏離圖像中心，很難獲取高分辨率、高清晰度的圖像，直接影響變電站設備檢測結果的準確性及準確率。

申請號為201210083408.0的發明專利公開了一種磁導航巡檢機器人智能控制系統，該機器人采用磁導航以提高平臺精確定位精度，導航精度控制在5mm以內，使得平臺到達指定巡檢目標處后，云臺只需按照預設的指令運動到指定精確位置，任務載荷系統即可滿足精確定位需求。但這種精確定位方式的實現需事先在變電站環境中鋪設大量的磁條，耗費昂貴，對無法鋪設磁條的區域機器人無法巡檢，機器人環境適應性差。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種變電站巡檢目標的精確定位方法和系統，使機器人平臺在不依賴于磁條等環境設施的情況下，快速鎖定檢測目標，獲取高質量圖像，實現了任務載荷系統精確定位，提高了機器人平臺環境適應性，且節約了成本。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

一種變電站巡檢目標的精確定位方法，所述方法包括：

確定巡檢目標，巡檢機器人到達巡檢目標處；

根據任務載荷采集圖像，調整云臺位置；其中，所述圖像包括可見光圖像和紅外圖像；

計算巡檢目標中心在采樣圖像中心的偏移量，并根據所述偏移量及攝像機焦距微調云臺位置，獲取清晰的目標圖像。

優選的，所述確定巡檢目標，巡檢機器人到達巡檢目標處包括：

利用工控機運行自主導航系統，通過輪速碼盤定位機器人平臺的位置及航向，采用蒙特卡洛精確定位算法根據激光傳感器的數據進行定位。

優選的，所述調整云臺位置包括：

當機器人平臺到達所述巡檢目標處后，通過RFID解讀器讀取預先設定并存儲在RFID標簽中的云臺運動指令調整云臺。

優選的，所述利用任務載荷獲取采樣圖像包括：

利用優化分類器提取巡檢目標的Haar-like特征，記錄采樣圖像中巡檢目標的位置和大小(x,y,φ)，其中，(x,y)為巡檢目標相對于采樣圖像中心的笛卡爾坐標系值，φ為目標大小；

計算巡檢目標中心在采樣圖像中心的偏移量：

(x₀,y₀)＝(x-W/2,y-H/2)

式中，W和H分別為采樣圖像的寬度和長度。

進一步地，根據巡檢目標中心在采樣圖像中的偏移量(x₀,y₀)，微調云臺的水平轉動角度θ_x，垂直轉動角度θ_y，以及攝像機焦距f；

所述云臺在垂直方向的轉角參數θ_y按下式計算：

than(θ_y)＝(A,y_l)/(A,O)

其中，(A，O)為攝像機焦距f，(A，y_l)為目標距離CCD靶面中心Y方向的距離，與巡檢目標在圖像的位置一一對應：

y_l/h＝y₀/H

其中，h為CCD靶面高度，H為采樣圖像高度，因此

than(θ_y)＝y₀×h/(H×f)；

所述云臺在水平方向的轉角參數θ_x按下式計算：

than(θ_x)＝x₀×h/(H×f)

式中，h為CCD靶面高度，H為采樣圖像高度，f為攝像機焦距。

進一步地，當巡檢目標大小φ小于采樣圖像中的巡檢目標大小Φ時，將采樣圖像中的巡檢目標放大，其放大倍數為：

φ/Φ＝f/F

其中，F為期望焦距，f為當前攝像機焦距，攝像機放大倍數zoom按下式計算：

zoom＝f×Φ/(φ×4.7)

根據云臺偏移量和攝像機放大倍數zoom微調云臺，將識別的巡檢目標移動到采樣圖像中心，以達到最佳的觀測位置。

一種變電站巡檢目標的精確定位系統，所述系統包括：

機器人平臺，用于巡檢變電站；

工控機，用于運行自主導航系統；