[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

说明书

本发明公开了一种基于双目视觉的巡线机器人跨越障碍导线定位方法，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。本发明基于双目视觉的巡线机器人跨越障碍导线定位方法，采用双目立体视觉方法进行定位，提高了空间点的定位精度，能准确得到导线上特征点的三维位置信息，且可抗噪声。

技术领域

本发明属于输电线路图像处理技术领域，具体涉及一种基于双目视觉的巡线机器人跨越障碍导线定位方法。

背景技术

输电线路是电力电网系统的重要组成部分，为了保障安全，要定期对输电线路进行巡检。我国地理复杂，有相当一部分架空输电线路建在森林、高山等地势复杂地带，人工巡检面临着很多问题，机器人巡检逐步得到一定应用。机器人在线路行走的关键技术也是难点技术是如何跨越跳线、间隔棒等障碍，其在越障过程中一只手臂悬挂于架空地线，而另一只手臂脱线跨越障碍后需要完成上线动作，上线过程中首先需要对输电导线空间位置进行定位，没有准确定位则会导致误动作甚至整体机器人掉落，如何实现机器人的导线定位对于机器人的可靠运行、推广应用具有重要的意义。

目前，空间物体三维检测的方法主要有单目视觉和双目立体视觉，单目视觉系统方便快捷，处理速度快，但在测量精度和抗噪性上与双目视觉系统有一定的差距。双目立体视觉技术直接模拟人类视觉处理景物的方式，具有系统结构简单、成本低、抗噪性强、效率高、空间定位准确等优点，非常适合于现场的在线、非接触产品检测和质量控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双目视觉的巡线机器人跨越障碍导线定位方法，解决了现有单目视觉系统测量精度不够和抗噪性差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于双目视觉的巡线机器人跨越障碍导线定位方法，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。

本发明的特点还在于：

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P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：