[发明专利]基于视觉的主动式泄漏气体检测方法

摘要

基于视觉的主动式泄漏气体检测方法。解决现有泄漏气体检测方法盲目性高、实时性差、受气流扰动影响大等问题。本发明通过机器视觉提取工作环境中可能发生泄漏的管路、阀门、压力设备、存储设备等障碍物，对携带泄漏气体探测设备的机器人实施导航，控制其沿各障碍物边缘遍历并进行泄漏气体检测。该方法充分利用了视觉、距离等信息，优先检测可能发生泄漏的区域，将泄漏源检测问题从气体监测领域转变为环境感知领域中的目标搜索问题，克服了传统检测方法的盲目性，降低了气流扰动对气体检测的影响，提高了气体检测的效率。

主权项

一种基于视觉的主动式泄漏气体检测方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)视觉特征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，对鱼眼图像进行去噪处理后，再进行畸变矫正处理，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：$\left\{\begin{array}{c}u=x_o+\frac{x_p-x_o}{\sqrt{R_o^2-y_p^2}}{R}_o\\ v=y_p\end{array}\right.$2)环境地图的创建根据步骤1)视觉特征的提取结果，通过巡视机器人自带的陀螺仪确定机器人面向各障碍物的偏转角度，通过激光测距仪，测量机器人与障碍物间的距离；将障碍物作为拓扑地图中的节点并创建环境拓扑地图，完成未知环境地图的创建；3)巡视机器人路径的规划综合考虑拓扑地图中节点与巡视机器人初始位置的距离、分布关系等信息，设定各级节点的遍历优先级，按照优先级由高到低的顺序控制机器人依次遍历各个节点；4)障碍物绕行及泄露气体检测对各节点障碍物进行泄漏气体检测时，首先通过激光测距仪，控制机器人与障碍物间保持一段距离，并对障碍物进行绕行，同时利用自身携带的气体传感器检测泄漏气体，直至绕行一周至出发的节点位置，如果障碍物与墙体相连无法绕行一周，则首先沿逆时针方向从节点位置a_x行驶至障碍物与墙壁的连接处w₁点，再沿反方向原路返回至a_x点，并继续向前行驶至障碍物与墙壁的连接处w₂点，再沿反方向原路返回至a_x点，完成对该障碍物的绕行；如果未检测到泄漏气体，则沿直线行驶至下一节点，并继续对下一节点障碍物进行绕行检测，直至完成所有节点的检测，如果检测到泄漏气体，则报警并进一步确定最大浓度位置，并停留在最大浓度位置处，为提高泄漏气体检测的实时性及准确率，在绕行障碍物时，控制机器人与障碍物保持一段距离；在机器人绕行障碍物的同时，利用Sift算法提取节点障碍物中易发生泄漏的设备，当机器人经过这些设备时，降低机器人的行驶速度，以减轻机器人行驶对气流的扰动，提高检测稳定性。