[发明专利]一种基于双目视觉的巡线机器人跨越障碍导线定位方法

权利要求书

1.一种基于双目视觉的巡线机器人跨越障碍导线定位方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：对左右摄像机均进行标定，获得内外参数并进行优化；

步骤2：用标定好的左右摄像机采集现场输电导线图像，对左右摄像机采集到的图像分别进行预处理和特征提取；

步骤2具体为：

步骤2.1：预处理

对采集到的图像进行图像灰度化和直方图均衡化处理，减少图像中的数据量并使图像中的灰度分布均匀，增强后期处理的实时性；

步骤2.2：特征提取

对预处理后的图像选取需要定位的目标区域，然后对目标区域进行阈值分割提取出导线目标，对目标图像进行角点检测，其具体过程为：

步骤2.2.1：将目标区域内的点作为待检测点，计算以待检测点为中心、以R＝1为半径的圆周上各个像素点的灰度值，与待检测点灰度值作比较，判断它们的相似性，若灰度差小于阈值判断为相似点，否则判断为不相似点；统计像素点中与待检测点相似的像素点个数，用N来表示，若N大于设定的阈值L则剔除该待检测点，否则保留作为候选角点；对下一个待检测点用同样的方法进行检测，直到检测完所有目标区域内的点，得到候选角点集；

步骤2.2.2：采用Forstner角点检测算法对图像对进行角点提取

计算步骤2.2.1中得到的候选角点的Robert's梯度：

其中，g(i,j)表示候选角点的灰度值；

计算3*3窗口中灰度的协方差矩阵X：

计算椭圆的圆度即兴趣值q和候选角点的权值w：

其中，|X^-1|表示矩阵X^-1的行列式，trX^-1表示矩阵X^-1的迹；

对阈值T_q以及T_w进行设定，T_q的取值区间为0.5至0.75，T_w的值是w中间值的1.5倍，将阈值分别与兴趣值q和w比较，如果兴趣值q和w的值均大于各自的阈值，则该点认定为角点；

步骤2.2.3：采用SUSAN算法再次对角点进行检测，去除伪角点：SUSAN算子通过用一个圆形模板在图像上移动，选取一个半径R＝3.5pixels的圆形模板，使其扫描步骤2.2.2中保存下来的角点，将模板中心置于角点处，将模板中心像素点与模板内其它任一像素点的灰度值代入相似度函数：

式中k(i,j)表示模板中心像素点的灰度值，k′(i,j)表示模板内其它任一像素点的灰度值，模板内相似点个数的累加就是USAN区域，计算角点的USAN区域面积，剔除USAN区域面积大于圆形模板总面积的一半的角点，剩下的点作为最终正确的角点并保存；

步骤3：对步骤2中处理后的目标图像对进行立体匹配；

步骤4：根据步骤1中的摄像机标定和步骤3中的立体匹配结果计算得到导线上各个特征点的三维坐标，实现定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的巡线机器人跨越障碍导线定位方法，其特征在于，所述步骤2.1预处理时：考虑到输电导线的外部环境，还需要对图像进行去噪和边缘增强，首先采用中值滤波对图像去噪，然后再对图像采用canny算子进行锐化处理增强导线边缘信息；再采用对比度增强、对比度提亮处理，直到获得清晰的图像边缘。