[发明专利]具有自适应偏振镜调节的巡检机器人图像处理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有自适应偏振镜调节的巡检机器人图像处理系统及方法。

背景技术

变电站设备巡检机器人是基于自主导航、精确定位、自动充电的室外全天候移动平台，集成可见光、红外、声音等传感器；基于磁轨迹和路面特殊布置的RFID标签，实现巡检机器人的最优路径规划和双向行走，将被检测设备的视频、图像数据通过无线网络传输到监控室；巡检后台系统通过对待检设备的图像处理和模式识别等技术，结合设备图像模板库，实现对设备缺陷、分合状态、外观异常的判别，以及仪表读数、油位计位置的识别；并配合智能变电站顺控操作系统实现被控设备状态的自动校核(见参考文献1)。

首先来了解一下巡检机器人对变电站设备检测识别的基本流程：在执行巡检任务前，需要将机器人拍摄的变电站每一个预置位的设备图像都保存到模板库中，模板库中的设备图像和变电站的设备是一一对应的，在向巡检机器人下达巡检任务时，要将在每个预置停车位拍摄模板图像的各项参数(如，云台角度，相机焦距等)明确的指出，在巡检机器人行进至此预置停车位后，依照该设备的模板配置图像的采集方式进行姿态调整，拍摄实时的设备图像并将图像回传至上层模式识别服务器，通过实时图像与模板图像的匹配进行设备区域标定及设备工作状态识别。

由此可见，机器人对设备工作状态的图像采集质量关系到整个巡检任务的结果。变电站设备的模板图像是由人工操作机器人进行采集，往往选择光线照射柔和、清晰度良好的图像作为该设备的模板。但是在实际的机器人巡检过程中，强烈阳光的照射、设备的反光、明亮的天空背景、眩光等很多因素制约着设备图像的采集工作。这些不利于摄影工作的因素有碍机器人对变电站设备运行状态进行准确的模式识别。具体影响例如：

(1)设备的反光：也称眩光，仪表是变电站中非常常见又相当重要的设备，也是巡检机器人需要重点观测的对象，普通的500kv变电站中，约有700至800块各式的仪表设备遍布在整个变电站的装置当中。无论数字显示的仪表或是指针式仪表，犹如我们常见的钟表一般均在表盘外有一块起到保护作用的玻璃罩。变电站巡检机器人身高1.1米，在观测仪表设备时基本处于“仰视”的状态，而仪表朝向是多方向的，并非规则的面向机器人的巡检路线，甚至有些处于装置顶端的设备在人工抄表时需要攀登近距离观测。由于玻璃表盘与仪表的设置方向，在晴朗的天气下机器人进行巡检任务时，总会或多或少的有一部分仪表反射阳光，使机器人不能采集到仪表指针或示数等细节，造成状态识别的障碍。

(2)反射其它设备的阴影：除却仪表设备，变电站中会为某些精密设备安装铁柜加以保护，但又为了便于观测柜内的设备状态，柜门以玻璃门制作，如汇控柜、配电柜等。这一层玻璃门虽然不易反射太阳光，但是由于面积较大经常反射其他装置的倒影，使得机器人拍摄的图像无法透过玻璃门观测柜内的设备状态细节，甚至倒影产生的边缘信息会为设备的图像处理造成干扰。

(3)水滴：当前机器人可以代替人工在全天候下对变电设备执行巡检任务，即便在雨雪天气巡检机器人也应保证高效率的工作质量，但采集的图像中有水滴滞留在观测设备表面时，水滴的光斑会对图像处理及识别的效果带来干扰，应当在采集图像时采取措施，最大化避免这种客观条件的影响。

(4)过亮的天空：当机器人采集设备状态图像时大多处于“仰视”状态，此时采集的图像明亮的蓝色天空占据了大部分的背景比例，而相机的感光器件是自动控制，由于背景明亮，固在采集图像时相机自动降低了曝光度以平衡图像中的明暗区域，这样造成了机器人所需观察的设备区域过暗，无法进行细节信息的识别。

其中，参考文献1为：鲁守银，钱庆林，张斌等.变电站设备巡检机器人的研制[J].电力系统自动化,2006,30(13):94–98。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种具有自适应偏振镜调节的巡检机器人图像处理系统及方法，本系统设置偏振镜，使得相机的光轴垂直穿过偏振镜的中心，并且偏振镜可以以可见光相机的光轴为中心轴旋转，把景物表面的反光降到最低程度，使得有害眩光减至最小甚至消失，拍摄出优质的图像。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：