[发明专利]变电站巡检机器人的仪表定位方法

权利要求书

1.一种变电站巡检机器人的仪表定位方法，其特征在于：包括预备阶段和正式巡检阶段，

所述预备阶段为：变电站巡检机器人采集仪表图像作为模板图，人工标定出各模板图中仪表的位置信息，利用各模板图分别训练相关滤波器；

所述正式巡检阶段为：读取巡检图像，对巡检图像提取HOG特征，利用相关滤波器计算出响应地图，得到仪表位置。

2.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人的仪表定位方法，其特征在于：所述预备阶段具体为：

S11、变电站巡检机器人根据预先规划的路径进行巡检，定点停车采集仪表图像，将采集的仪表图像作为模板图；

S12、根据模板图人工标定出仪表位置信息及目标区域作为预设参数，并记录相关数据；

S13、扩展目标区域范围大小，分别提取模板图中的目标区域作为训练图像；

S14、利用每个模板图提取出的训练图像提取HOG特征，分别训练相关滤波器，按照对应编号保存相关滤波器参数。

3.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人的仪表定位方法，其特征在于：所述正式巡检阶段具体为：

S21、读取巡检机器人实时采集传回的巡检图像以及相应设备编号；

S22、按照设备编号读入相关滤波参数器参数及预设目标位置信息；

S23、对巡检图像提取HOG特征；

S24、根据HOG特征的图像，利用相关滤波器计算响应地图；

S25、计算出响应地图中的最大响应值位置；

S26、获取仪表图像。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的变电站巡检机器人的仪表定位方法，其特征在于：所述人工标定出各模板图中仪表的位置信息具体为：

对采集的模板图人为标定出仪表中心(x,y),以及仪表范围尺度[w,h]，按照仪表对应编号存入相应参数文件供后续检测过程使用。

5.根据权利要求4所述的变电站巡检机器人的仪表定位方法，其特征在于：所述训练相关滤波器为根据相关滤波器函数计算出相关滤波器模板，具体为：

根据仪表的编号，读入相应模板图及仪表中心坐标(x,y)及仪表范围尺度[w,h]，扩大范围k倍，即[w^*k,h^*k]；

以中心坐标及扩大后的范围提取出训练图像；

对提取的训练图像提取HOG特征；

利用提取的HOG特征的图像，计算相关滤波器作为相关滤波器模板。

6.根据权利要求3、5所述的变电站巡检机器人的仪表定位方法，其特征在于：所述相关滤波器函数为f(x_i)＝w^Tx_i，以获取训练图像的HOG特征图作为正样本，以其为中心，利用循环矩阵来近似密集采样，设x_i为第i个样本图像的HOG特征，对应标签函数为y_i，y_i值处于[0,1]区间，可构造一种权值函数产生，如高斯函数等，越靠近中心y_i值越高，当x_i处于中心时y_i为1，当x_i处于矩阵边缘时y_i为0；

训练目标为：

最优解为其中x为训练图像的HOG特征，为x的傅里叶变换，*为复共轭，e为元素级相乘。

引入核函数后相关滤波器函数在傅里叶域，对于整个循环矩阵的滤波结果可表示为即响应地图；

其中，^表示在傅里叶域中，k^xz为核函数，是x和z的核卷积，y为样本循环矩阵对应的标签，是y_i的向量容器。其中，在训练相关滤波器时，为样本特征自身的核卷积，在正式检测阶段，x是模板图中训练图像的HOG特征，z为待检测图像的HOG特征。其中，核函数可以选择但不限于线性核、高斯核等。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的变电站巡检机器人的仪表定位方法，其特征在于：利用相关滤波器计算响应地图的具体方法为：所提取HOG特征图像生成循环矩阵，利用训练好的相关滤波器对循环矩阵进行滤波，获取响应地图。