[發(fā)明專利]一種太陽能面板清掃機(jī)器人自適應(yīng)目標(biāo)ROI定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911332440.6
• 申請日: 2019-12-22
• 公開（公告）號: CN111144406B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊大衛(wèi);張文強(qiáng);張傳法;李馨蕾;陶瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: G06V10/25
• 分類號: G06V10/25;G06T7/20;G01C21/34
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發(fā)明屬于機(jī)器視覺圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種太陽能面板清潔機(jī)器人自適應(yīng)ROI目標(biāo)定位方法。本發(fā)明利用目標(biāo)在兩幀圖像中位置變化有限的特點(diǎn)，將上一幀的檢測結(jié)果融合傳感器運(yùn)動信息補(bǔ)償目標(biāo)位置變化，估計出目標(biāo)在當(dāng)前圖像中可能出現(xiàn)的感興趣區(qū)域，縮小了檢測范圍，避免了全圖掃描目標(biāo)的大計算量和無用背景區(qū)域引入的干擾，專注于有效區(qū)域，能夠?qū)崟r高效精準(zhǔn)地檢測目標(biāo)。本發(fā)明解決了清潔機(jī)器人在太陽能面板上由于檢測范圍廣、背景復(fù)雜、運(yùn)動變化導(dǎo)致的運(yùn)算量大、實(shí)時性差、干擾多、容易丟失目標(biāo)等問題，極大地提升了其檢測效率和穩(wěn)定性，使得清潔機(jī)器人快速、高效、精準(zhǔn)地完成太陽能面板全自動清潔工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器視覺圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于太陽能面板清潔機(jī)器人對目標(biāo)ROI進(jìn)行自適應(yīng)定位的方法。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會，隨著科技與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，全世界對于能源的需求都在持續(xù)增漲，能源問題已經(jīng)成為各個國家都在關(guān)注的并且迫切希望解決的問題。太陽能有著高效、環(huán)保、成本低等優(yōu)勢，近年來發(fā)展迅猛，應(yīng)用廣泛。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)長期暴露于室外，太陽能面板上積累的灰塵和異物會大大降低太陽光的透過率，導(dǎo)致發(fā)電效率降低，對太陽能面板定期除塵清潔是一項(xiàng)重要的任務(wù)。

當(dāng)前太陽能面板除塵清潔的方式可以歸為三類：第一類是人工清潔。人工清潔需要雇傭和培養(yǎng)大量的專業(yè)人員，加上工作環(huán)境限制和任務(wù)特殊性，導(dǎo)致人員利用率低、維系成本高，而且清潔區(qū)域有死角、清理不徹底。第二類是定軌清潔機(jī)器人。這類機(jī)器需要安裝額外導(dǎo)軌輔助機(jī)器人運(yùn)行，增加了高昂的設(shè)備成本和維護(hù)費(fèi)用，而且靈活性較差。第三類是自主清潔機(jī)器人。這類機(jī)器人能夠識別工作區(qū)域、規(guī)劃行駛路徑，完成清潔任務(wù)。

傳統(tǒng)的機(jī)器人自主導(dǎo)航方案主要依靠雷達(dá)傳感器。此類方案可靠性高、技術(shù)成熟，但是其成本很高(例如激光雷達(dá)價格從幾萬到幾十萬不等)，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝要求高，加上有些雷達(dá)笨重，不適合用于材質(zhì)特殊的太陽能面板上。相比之下，攝像頭的成本低、功耗低、并且體積小巧安裝方便。然而太陽能面板清潔機(jī)器人由于功耗和成本等原因，使用的處理器性能有限，加上工作區(qū)域檢測范圍廣、背景復(fù)雜且不斷移動、難以實(shí)時處理大量的圖像數(shù)據(jù)，所以視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航是太陽能面板清潔機(jī)器人上急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崟r、高效、精準(zhǔn)地檢測目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的太陽能面板清掃機(jī)器人自適應(yīng)目標(biāo)ROI(感興趣區(qū)域)定位方法。

由于視覺的太陽能面板清潔機(jī)器人在工作過程中需要實(shí)時檢測畫面中的目標(biāo)(如面板邊緣、指示牌、二維碼等)，判斷出可行駛區(qū)域并調(diào)整自身位姿，然后分析和執(zhí)行路徑規(guī)劃，自主導(dǎo)航完成太陽能面板清潔任務(wù)。目標(biāo)可能出現(xiàn)在畫面中的任一位置，機(jī)器人需要對全圖進(jìn)行掃描從而檢測出目標(biāo)?？墒侨珗D掃描的計算量巨大，加上背景復(fù)雜且不斷移動，難以滿足實(shí)時性和精度要求。本發(fā)明提供的自適應(yīng)目標(biāo)ROI定位方法，利用目標(biāo)在兩幀圖像中位置變化有限的特點(diǎn)，將上一幀的檢測結(jié)果融合傳感器運(yùn)動信息，補(bǔ)償目標(biāo)位置變化，估計出目標(biāo)在當(dāng)前圖像中可能出現(xiàn)的感興趣區(qū)域，縮小檢測范圍，避免全圖掃描目標(biāo)的大計算量和無用背景區(qū)域引入的干擾，專注于有效區(qū)域，能夠?qū)崟r高效精準(zhǔn)地檢測目標(biāo)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。

本發(fā)明提供的太陽能面板清掃機(jī)器人自適應(yīng)目標(biāo)ROI定位方法，具體步驟如下

第一步，利用目標(biāo)檢測算法進(jìn)行全圖檢測，篩選結(jié)果得到目標(biāo)的位置；具體如下：

步驟101：系統(tǒng)定時或根據(jù)命令捕捉一幀圖像，若非系統(tǒng)首幀圖像并且有檢測結(jié)果，則跳轉(zhuǎn)到步驟201；