[发明专利]基于视觉的主动式泄漏气体检测方法

说明书

【技术领域】：本发明属于泄漏气体检测与机器人视觉领域。

【背景技术】：危险气体不仅会破坏生态环境、危害人体健康，工业环境中的危险气体更是容易发生爆炸，引起火灾等重特大事故，因此及时发现泄露气体并定位泄漏源一直是气体检测机器人领域中的一个重要研究方向，具有很好的研究价值及应用前景。

常用的泄漏源检测方法主要分为被动式和主动式两种。被动式方法主要是在固定位置安放气体探测设备用以检测环境中探测气体的浓度，该方法虽然成本低，维护方便，但是如果泄漏源距离气体探测设备较远，则不能及时对泄漏进行报警而造成事故；主动式方法主要由巡视机器人携带气体探测设备，根据预先设定的路线，在工作环境中巡航遍历，直至检测出泄漏气体。目前主动式气体检测主要存在以下几个问题：(1)气体检测多针对已知环境，而实际工况中环境风速、气体湍流、各设备的性状及分布等均存在极大的不确定性；(2)目前主要的巡航遍历方法有Zigzag遍历法、Spiral遍历法和网格遍历法，这些方法因其巡航路径比较固定且更适合在较大面积的空地进行巡航，没有充分利用环境信息，受空气流动干扰大，搜寻的盲目性较大。

【发明内容】：本发明目的是解决现有气体检测实时性不够高、抗气流扰动能力差、搜索盲目性大等问题，提出了一种基于视觉的主动式泄漏气体检测方法。该方法充分利用了环境信息，智能的分析环境中可能发生泄漏的设备，并对其进行重点巡查，克服了传统泄漏气体检测方法的盲目性，提高了气体检测的实时性和准确性。

该方法将环境信息引入到气体检测中来，通过机器视觉提取工作环境中可能发生泄漏的管路、反应塔、油料桶等障碍物的大概位置，利用激光测距仪获取障碍物到机器人的距离信息，根据这些信息实现对障碍物的定位，并将障碍物用拓扑节点表示，采用拓扑结构创建环境地图，根据环境中设备的分布，确定机器人的遍历顺序并对机器人进行导航。为提高检测的正确率，降低气流扰动对气体检测的影响，在绕行障碍物的同时，采用Sift算法识别绕行障碍物中易发生泄漏的阀门等设备，在经过这些设备时降低机器人的巡航速度。

本发明提供的一种基于视觉的主动式泄漏气体检测方法，包括如下步骤：

第一、视觉特征的提取

巡视机器人通过全方位鱼眼镜头，采集360°水平视角，185°俯仰角的环境图像，对图像进行去噪处理后，对畸变图像进行矫正处理，并在图像中检测环境中障碍物的大致方向，本发明采用经度坐标矫正法对畸变的鱼眼图像进行校正，矫正方法是：任取鱼眼图像上一点p，p点坐标为(x_p,y_p)，鱼眼图像中心点坐标为(x_o,y_o)，鱼眼图像的半径为R_o，p点经校正后在新图像中对应的p’点坐标(u,v)是：

u=xo+xp-xoRo2-yp2Rov=yp]]>

第二、环境地图的创建

针对已知环境，首先确定机器人的初始位置，根据各障碍物与巡视机器人的距离及各节点的分布关系创建环境拓扑地图。