[发明专利]一种全自动避雷器检测与跟踪方法

说明书

本发明公开了一种全自动避雷器检测与跟踪方法，首先训练针对避雷器的改进YOLOv3网络以及基于SiamMask的通用视频目标跟踪网络；之后采集实时图像数据流；对图像进行高斯平滑处理，利用检测网络对初始帧进行预测，获得目标中心点的坐标、目标框的宽度、高度及置信度；判断置信度是否满足高于阈值要求；将检测网络的预测输出进行紧缩化，作为跟踪网络的输入，对后续帧帧进行预测，记录预测中心点的轨迹。本发明能够在复杂环境背景下实现对避雷器的自动检测与实时跟踪，能够稳定、准确、快速地自动检测并跟踪避雷器，为机械手后续的操作提供目标位置信息，有利于提高带电作业机器人的作业效率。

技术领域

本发明属于视频图像信息处理技术领域，特别涉及一种全自动避雷器检测与跟踪方法。

背景技术

近年来配电线路得到了高速的发展，与此同时对配电线路的维护工作也大幅增多。其中最典型的作业任务是更换避雷器。目前该工作主要由人工完成，为避免断电带来的巨大经济损失，工人需要做好诸多安全措施以进行带电作业。配电网电压虽低于输电网，但是足以对工人的人身安全造成威胁；而且配电网环境存在高空、线路复杂、设备密集等特点，工人作业时面临着很大的心理压力和劳动强度。总而言之，人工带电作业不仅效率低下，而且存在安全隐患。

使用带电作业机器人代替人工并自主地进行避雷器更换作业，前提是要机器人在整个作业过程中稳定、实时且精确地检测到避雷器目标的位置。根据目标位置信息，经过位姿转换得到目标相对于机械臂末端执行器的位置，这样就可以控制机械臂运动使其末端执行器到达目标位置，进行后续的抓取等操作。由于高空作业时机械臂平台及自身存在抖动，需要实时地跟踪目标位置，以免抖动造成目标测量的位置与实际位置间的误差积累。现有的避雷器目标跟踪方法是非自主的，需要人为参与，且易受外界环境的干扰，复杂环境下测量的稳定性差、精度低，导致作业效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动避雷器检测与跟踪方法，解决机械臂在更换避雷器任务中，视觉系统检测目标速度慢、易丢失目标的问题，实现对目标的自主检测与实时跟踪。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种全自动避雷器检测与跟踪方法，包括以下步骤：

步骤1、采集避雷器的图像制作数据集，训练用于检测避雷器的改进Yolov3网络M₁；

步骤2、利用公开的数据集训练基于SiamMask的通用视频目标跟踪网络M₂；

步骤3、采集实时图像数据流，选取一帧图像A作为初始帧；

步骤4、对图像A进行高斯平滑处理，从而消除局部区域存在的噪点；

步骤5、利用网络M₁对图像A进行预测，获得目标中心点在图像中的坐标(x,y)、目标框的宽度w与高度h以及置信度acc；

步骤6、判断置信度是否满足高于阈值要求，若满足，进行步骤7，若不满足，则返回步骤3；

步骤7、将网络M₁的预测输出进行紧缩化，作为网络M₂的输入，对之后的每一帧进行预测，记录预测中心点的轨迹。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明是完全自主式的检测与跟踪，不需要人工干预，比如框选第一帧中的目标位置，这样该发明可以应用于无人环境以及一些需要人工进行重复工作的场景；2)本发明的检测网络可以适应小目标的检测任务；3)本发明可以应用于复杂环境，在目标物发生遮挡、变形、尺度变化时仍可以保持跟踪，而且当目标在图像中消失后再出现时，本发明依旧可以再次自动捕获到目标位置，兼具高精度、快速性与鲁棒性。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的流程图。