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巡线机器人障碍物识别系统研究

陈伟伟  
【摘要】: 电力系统对于现在的生活、生产、娱乐等各个方面的作用都是至关重要的,为保证电力系统的稳定运行,对电力系统的定期检查很重要。电力传输的主要设备是高压输电线,目前检查输电线的方法主要是靠人工巡检,但是此种方法实行起来较为困难,如此巡线机器人就应运而生,当今对巡线机器人的研究已经成为热门。如今所研究的巡线机器人大多都是轮式行走机构,在输电线上行走时,会遇到许多障碍物如绝缘子、防震锤、跳线线夹、悬垂线夹、耐张线夹等杆塔支撑附件。准确判断出输电线和障碍物的位置,对于保证巡线机器人安全跨过输电线障碍物具有重要意义。 本文重点研究的是对巡线机器人采集到的图像进行处理,然后确定输电线和绝缘子的位置。基于图像处理技术,对输电线和绝缘子的检测算法进行研究,在VC++6.0的环境下对图像进行处理,实现对输电线与绝缘子的检测任务和位置确定,具体内容如下: 1)将采集到的图像灰度化并转化为占内存较小的位图,即将图像由24位真彩色图转换为8位灰度图; 2)对灰度化后的图像进行二值化处理,使得图像的像素值更为简单,便于操作; 3)在水平方向,大概确定障碍物可能存在的位置,如此既减少后面的运算次数,又有助于去除天花板上直线对的影响; 4)确定输电线的两个边缘,输电线的两个边缘在图像中呈现直线状,由此特点输电线的两边缘主要是利用hough变换和最小二乘法相结合来确定; 5)由于绝缘子在图像中的投影呈现椭圆形状,因此在障碍物存在区域寻找可能存在的椭圆,再根据一定的约束条件,在候选椭圆中寻找满足要求的椭圆,并记录下该椭圆的参数; 6)根据图像中绝缘子与输电线的位置关系,判断由上步所记录下的椭圆参数是否满足绝缘子与输电线两条边缘的相交关系,如果满足则此椭圆就是所要确定的绝缘子并将其水平中心位置标识出来,否则图像中不存在绝缘子。 通过软件程序的设计,并对图像进行处理,实验证明该方法能够有效的确定输电线和绝缘子的位置,对于巡线机器人在输电线上行走,并跨过障碍物具有重要的意义。


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