变电站巡检机器人视觉导航算法的研究 - 电力信息与通信技术.pdf

ELECTRIC POWER ICT 中图分类号：TM63；TM76　　文献标志码：B　　文章编号：2095-641X(2014)01-0038-04 变电站巡检机器人视觉导航 算法的研究 赵坤 ，赵书涛 （华北电力大学 ，河北 保定 071003 ） 摘要：机器人的运用在变 电站巡检 中至关重要 ，为解决变 电站巡检机器人导航定位的问题 ，在基于 蓝色引导线的视觉导航技术基础上提 出一种图像预处理的联合滤波方法 ，并提 出一种行列联合隔 行扫描 的引导线像素 中点提取方法 ，最后用最小二乘法拟合得到蓝色引导线 ，仿真结果证 明该方 法简单快速 ，能够准确导航定位。 关键词：变 电站巡检机器人；导航；联合滤波；行列联合隔行扫描；最小二乘法 技 术 研 究 与 0　引言 1　引导线识别算法 应 用 变电站是电网的枢纽，变电站设备的巡检对于 引导线识别的原理很简单，假设变电站路面较 保证电力系统的安全生产和可靠运行至关重要。传 平坦，根据地面设置的蓝色条状引导线和路面背景 统的人工巡检方式工作量巨大，而且由于人为因素 的图像灰度值的差异，经过图像处理，在采集的图像 的影响有时难以及时发现设备异常和潜在的故障 窗口中提取蓝色引导线的边缘，然后得到引导线的 隐患。随着科技进步和电力体制改革的不断深入， 中心线，根据此中心线的位置判断机器人本体与引 应用智能移动机器人进行变电站设备自行巡检成为 导线的相对位置，便可得到机器人的行驶路径。本 可能。变电站智能巡检机器人可以充分发挥机器人 文中为增加机器人循迹摄像机的视野范围，将摄像 的技术优势，完成一些人工巡检难以完成的任务， 头与水平方向成30 °安装于机器人底部，但这样会 从而提高巡检质量，加速推进建设智能变电站的进 使引导线产生变形，因此必须先对引导线进行变形 [1-4] 程 。 矫正，再对相对位置的提取方法做进一步改进。引 导航技术是变电站巡检机器人实现自主运行的 导线识别的流程如图1 所示。 关键技术。由于视觉系统具有信号探测范围宽、目 1.1　图像预处理 标信息完整等优势，再加上近年来计算机图像处理 机器人携带循迹摄像机拍摄路面轨道，采集到 能力和技术的飞速发展以及大量的数字图像处理设 的引导线图像是彩色图像，彩色图像包含的颜色信 备性价比的提高，移动机器人视觉导航成为研究热 息在储存上开销很大，而且运算量也比较大。因此 点。本文采用画线引导的方法实现机器人视觉导航， 首先要对图像进行灰度化处理，以减少后续运算和 即在变电站道路上画上蓝色条状线作为机器人巡检 提高运算效率。灰度图像就是只有强度信息而没有 的引导轨线，机器人下方携带循迹摄像机拍摄轨线 颜色信息的图像，存储灰度图像只需要一个数据矩 [5-8] 图片，依线行走 。 阵，矩阵每个元素表示对应位置像素的灰度值。而 2014 年第 12 卷第 1 期 38 ELECTRIC POWER ICT ELECTRIC POWER ICT