[发明专利]一种变电站巡检目标的精确定位方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种精确定位方法和系统，具体涉及一种变电站巡检目标的精确定位方法和系统。

背景技术

可见光摄像机、红外热像仪等变电站巡检机器人搭载任务载荷系统用于对变电站设备外观异常检测、温度异常识别和仪表异常的识别。然而由于巡检机器人自身精确定位误差、航向误差、云台转动误差等因素影响，导致任务载荷系统精确定位不准，引起检测目标不在图像视野或偏离图像中心，很难获取高分辨率、高清晰度的图像，直接影响变电站设备检测结果的准确性及准确率。

申请号为201210083408.0的发明专利公开了一种磁导航巡检机器人智能控制系统，该机器人采用磁导航以提高平台精确定位精度，导航精度控制在5mm以内，使得平台到达指定巡检目标处后，云台只需按照预设的指令运动到指定精确位置，任务载荷系统即可满足精确定位需求。但这种精确定位方式的实现需事先在变电站环境中铺设大量的磁条，耗费昂贵，对无法铺设磁条的区域机器人无法巡检，机器人环境适应性差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种变电站巡检目标的精确定位方法和系统，使机器人平台在不依赖于磁条等环境设施的情况下，快速锁定检测目标，获取高质量图像，实现了任务载荷系统精确定位，提高了机器人平台环境适应性，且节约了成本。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种变电站巡检目标的精确定位方法，所述方法包括：

确定巡检目标，巡检机器人到达巡检目标处；

根据任务载荷采集图像，调整云台位置；其中，所述图像包括可见光图像和红外图像；

计算巡检目标中心在采样图像中心的偏移量，并根据所述偏移量及摄像机焦距微调云台位置，获取清晰的目标图像。

优选的，所述确定巡检目标，巡检机器人到达巡检目标处包括：

利用工控机运行自主导航系统，通过轮速码盘定位机器人平台的位置及航向，采用蒙特卡洛精确定位算法根据激光传感器的数据进行定位。

优选的，所述调整云台位置包括：

当机器人平台到达所述巡检目标处后，通过RFID解读器读取预先设定并存储在RFID标签中的云台运动指令调整云台。

优选的，所述利用任务载荷获取采样图像包括：

利用优化分类器提取巡检目标的Haar-like特征，记录采样图像中巡检目标的位置和大小(x,y,φ)，其中，(x,y)为巡检目标相对于采样图像中心的笛卡尔坐标系值，φ为目标大小；

计算巡检目标中心在采样图像中心的偏移量：

(x₀,y₀)＝(x-W/2,y-H/2)

式中，W和H分别为采样图像的宽度和长度。

进一步地，根据巡检目标中心在采样图像中的偏移量(x₀,y₀)，微调云台的水平转动角度θ_x，垂直转动角度θ_y，以及摄像机焦距f；

所述云台在垂直方向的转角参数θ_y按下式计算：

than(θ_y)＝(A,y_l)/(A,O)

其中，(A，O)为摄像机焦距f，(A，y_l)为目标距离CCD靶面中心Y方向的距离，与巡检目标在图像的位置一一对应：

y_l/h＝y₀/H

其中，h为CCD靶面高度，H为采样图像高度，因此

than(θ_y)＝y₀×h/(H×f)；

所述云台在水平方向的转角参数θ_x按下式计算：

than(θ_x)＝x₀×h/(H×f)

式中，h为CCD靶面高度，H为采样图像高度，f为摄像机焦距。

进一步地，当巡检目标大小φ小于采样图像中的巡检目标大小Φ时，将采样图像中的巡检目标放大，其放大倍数为：

φ/Φ＝f/F

其中，F为期望焦距，f为当前摄像机焦距，摄像机放大倍数zoom按下式计算：

zoom＝f×Φ/(φ×4.7)

根据云台偏移量和摄像机放大倍数zoom微调云台，将识别的巡检目标移动到采样图像中心，以达到最佳的观测位置。

一种变电站巡检目标的精确定位系统，所述系统包括：

机器人平台，用于巡检变电站；

工控机，用于运行自主导航系统；