本申請(qǐng)涉及軌道機(jī)器人巡檢，具體涉及一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法、軌道機(jī)器人及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及人工智能等技術(shù)的發(fā)展，?微型軌道機(jī)器人巡檢技術(shù)取得了廣泛的應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)人工巡檢，微型軌道機(jī)器人巡檢具有可全天候運(yùn)行、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢，通過預(yù)先設(shè)定的巡檢參數(shù)信息，微型軌道機(jī)器人可自動(dòng)巡檢并完成例行巡檢任務(wù)，并能夠根據(jù)巡檢的實(shí)時(shí)結(jié)果進(jìn)行智能告警，能夠有效地提高巡檢效率。

2、微型軌道機(jī)器人通常會(huì)搭載熱成像儀以及高清攝像機(jī)，通過輸電線路上構(gòu)建的軌道，對(duì)水電站內(nèi)輸電線路進(jìn)行溫度、外觀檢測，能夠識(shí)別輸電線路上破損發(fā)熱的異常故障，并進(jìn)行智能預(yù)警。

3、但是，為了避免微型軌道機(jī)器人巡檢環(huán)境下拍攝到的圖像受到外界干擾因素的影響，常采用圖像融合的方法對(duì)可見光圖像和紅外圖像進(jìn)行圖像融合，但是傳統(tǒng)采用最大值對(duì)可見光圖像和紅外圖像中的高頻分量進(jìn)行融合的方法，無法準(zhǔn)確地凸顯輸電線路上破損發(fā)熱的高頻特征，容易導(dǎo)致融合圖像中輸電線路上破損發(fā)熱區(qū)域出現(xiàn)模糊、質(zhì)量低的問題，進(jìn)而使得無法準(zhǔn)確地識(shí)別水電站內(nèi)輸電線路上破損發(fā)熱的異常故障，導(dǎo)致微型軌道機(jī)器人巡檢的準(zhǔn)確性較低，影響微型軌道機(jī)器人巡檢的質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)的目的在于提供一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法、軌道機(jī)器人及系統(tǒng)，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法，包括以下步驟：

3、所述微型軌道機(jī)器人包括行走軌道、移動(dòng)框架、升降裝置、驅(qū)動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、固定架、蓄電池、雙目檢測模塊、通信傳輸模塊以及運(yùn)動(dòng)控制模塊，通過微型軌道機(jī)器人的雙目檢測模塊獲取巡檢過程中水電站中輸電線路的紅外圖像和灰度圖像，其中，所述雙目檢測模塊包括熱成像儀和高清攝像機(jī)；

4、基于輸電線路灰度圖像中各邊緣像素點(diǎn)局部窗口內(nèi)所有邊緣像素點(diǎn)灰度值的信息熵以及局部窗口內(nèi)邊緣像素點(diǎn)之間的灰度差異，得到各邊緣像素點(diǎn)的局部變化值；其中，局部窗口為以像素點(diǎn)為中心的預(yù)設(shè)窗口；

5、通過輸電線路灰度圖像中各邊緣像素點(diǎn)的局部窗口內(nèi)所有邊緣像素點(diǎn)局部變化值的離散程度及極差得到各邊緣像素點(diǎn)的破損變化度；

6、分析輸電線路灰度圖像中各像素點(diǎn)是否屬于邊緣像素點(diǎn)，并結(jié)合邊緣像素點(diǎn)的局部變化值以及破損變化度，確定各像素點(diǎn)的灰度波動(dòng)度；

7、根據(jù)輸電線路紅外圖像中邊緣像素點(diǎn)的局部窗口內(nèi)的溫度變化情況，確定各像素點(diǎn)的發(fā)熱波動(dòng)值；

8、分別根據(jù)輸電線路紅外圖像及灰度圖像的高頻分量圖像中各像素點(diǎn)的灰度值，結(jié)合灰度波動(dòng)度和發(fā)熱波動(dòng)值，得到高頻融合圖像，并對(duì)低頻分量圖像融合，采用小波逆變換得到輸電線路融合圖像；

9、對(duì)輸電線路融合圖像閾值分割獲取輸電線路上破損發(fā)熱的區(qū)域，微型軌道機(jī)器人通過通信傳輸模塊發(fā)送巡檢結(jié)果。

10、優(yōu)選的，所述各邊緣像素點(diǎn)的局部變化值表達(dá)式為：

11、，式中，為輸電線路灰度圖像中邊緣像素點(diǎn)i的局部變化值，為邊緣像素點(diǎn)i的局部窗口內(nèi)所有邊緣像素點(diǎn)灰度值的信息熵，為邊緣像素點(diǎn)i的局部窗口內(nèi)邊緣像素點(diǎn)的數(shù)目，和為邊緣像素點(diǎn)i的局部窗口內(nèi)第t個(gè)、第t-1個(gè)邊緣像素點(diǎn)的灰度值。

12、優(yōu)選的，所述各邊緣像素點(diǎn)的破損變化度表達(dá)式為：，式中，為輸電線路灰度圖像中邊緣像素點(diǎn)i的破損變化度，分別為輸電線路灰度圖像中邊緣像素點(diǎn)i的局部窗口中所有邊緣像素點(diǎn)的局部變化值的變異系數(shù)、最大值和最小值。

13、優(yōu)選的，所述各像素點(diǎn)的灰度波動(dòng)度表達(dá)式為：，式中，、、分別為輸電線路灰度圖像中像素點(diǎn)i的灰度波動(dòng)度、局部變化值、破損變化度，q為輸電線路灰度圖像的邊緣點(diǎn)集合。

14、優(yōu)選的，所述各像素點(diǎn)的發(fā)熱波動(dòng)值進(jìn)一步為：

15、對(duì)輸電線路紅外圖像邊緣檢測，當(dāng)像素點(diǎn)不屬于輸電線路紅外圖像的邊緣像素點(diǎn)時(shí)，則像素點(diǎn)的發(fā)熱波動(dòng)值為0，否則，獲取各邊緣像素點(diǎn)的局部溫度序列的差分序列，將差分序列內(nèi)所有元素的和作為各邊緣像素點(diǎn)的發(fā)熱波動(dòng)值。

16、優(yōu)選的，所述局部溫度序列為邊緣像素點(diǎn)的局部窗口內(nèi)所有像素點(diǎn)的溫度值按照溫度從小到大排列組成的序列。

17、優(yōu)選的，所述得到高頻融合圖像進(jìn)一步包括：

18、高頻融合圖像中像素點(diǎn)j的高頻融合值的表達(dá)式為：，式中，為輸電線路紅外圖像的高頻分量圖像中像素點(diǎn)j的紅外光融合權(quán)重、灰度值，為輸電線路灰度圖像的高頻分量圖像中像素點(diǎn)j的可見光融合權(quán)重、灰度值，所有像素點(diǎn)的高頻融合值組成高頻融合圖像。

19、優(yōu)選的，所述像素點(diǎn)j的紅外光融合權(quán)重、可見光融合權(quán)重分別為所述像素點(diǎn)j在輸電線路紅外圖像中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)發(fā)熱波動(dòng)值的歸一化值、在輸電線路灰度圖像中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)灰度波動(dòng)值的歸一化值。

20、另外，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種微型軌道機(jī)器人，所述軌道機(jī)器人的巡檢采用上述任意一項(xiàng)所述一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法實(shí)現(xiàn)。

21、本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種微型軌道機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任意一項(xiàng)所述方法的步驟。

22、由以上可見，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N微型軌道機(jī)器人巡檢方法、軌道機(jī)器人及系統(tǒng)，至少具有如下有益效果：

23、本申請(qǐng)基于對(duì)輸電線路可見光圖像中輸電線路上破損細(xì)節(jié)特征的分析，構(gòu)建灰度波動(dòng)度，使得圖像融合過程中需要凸顯提破損細(xì)節(jié)特征，避免得到的融合圖像中輸電線路上破損位置出現(xiàn)模糊的現(xiàn)象，同時(shí)，基于對(duì)輸電線路紅外圖像中破損發(fā)熱特征的分析，構(gòu)建發(fā)熱波動(dòng)值，使后續(xù)融合后的圖像能夠凸顯出輸電線路中破損發(fā)熱區(qū)域的特征，從而提高微型軌道機(jī)器人巡檢的準(zhǔn)確性；進(jìn)而根據(jù)灰度波動(dòng)度和發(fā)熱波動(dòng)值計(jì)算融合權(quán)重，對(duì)輸電線路紅外圖像的高頻分量圖像、輸電線路可見光圖像的高頻分量圖像進(jìn)行高頻分量融合，最終得到輸電線路融合圖像。因此，本發(fā)明考慮到輸電線路上破損細(xì)節(jié)特征以及破損發(fā)熱特征，對(duì)微型軌道機(jī)器人中熱成像儀以及高清攝像機(jī)拍攝到的輸電線路的紅外圖像以及可見光圖像進(jìn)行特征圖像融合，避免輸電線路的紅外圖像和可見光圖像存在模糊、質(zhì)量低的問題，進(jìn)而準(zhǔn)確地識(shí)別水電站內(nèi)輸電線路上破損發(fā)熱的異常故障，提高微型軌道機(jī)器人巡檢的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法，其特征在于，所述各邊緣像素點(diǎn)的局部變化值表達(dá)式為：

3.如權(quán)利要求1所述的一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法，其特征在于，所述各邊緣像素點(diǎn)的破損變化度表達(dá)式為：，式中，為輸電線路灰度圖像中邊緣像素點(diǎn)i的破損變化度，分別為輸電線路灰度圖像中邊緣像素點(diǎn)i的局部窗口中所有邊緣像素點(diǎn)的局部變化值的變異系數(shù)、最大值和最小值。

4.如權(quán)利要求1所述的一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法，其特征在于，所述各像素點(diǎn)的灰度波動(dòng)度表達(dá)式為：，式中，、、分別為輸電線路灰度圖像中像素點(diǎn)i的灰度波動(dòng)度、局部變化值、破損變化度，q為輸電線路灰度圖像的邊緣點(diǎn)集合。

5.如權(quán)利要求1所述的一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法，其特征在于，所述各像素點(diǎn)的發(fā)熱波動(dòng)值進(jìn)一步為：

6.如權(quán)利要求5所述的一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法，其特征在于，所述局部溫度序列為邊緣像素點(diǎn)的局部窗口內(nèi)所有像素點(diǎn)的溫度值按照溫度從小到大排列組成的序列。

7.如權(quán)利要求1所述的一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法，其特征在于，所述得到高頻融合圖像進(jìn)一步包括：

8.如權(quán)利要求7所述的一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法，其特征在于，所述像素點(diǎn)j的紅外光融合權(quán)重、可見光融合權(quán)重分別為所述像素點(diǎn)j在輸電線路紅外圖像中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)發(fā)熱波動(dòng)值的歸一化值、在輸電線路灰度圖像中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)灰度波動(dòng)值的歸一化值。

9.一種微型軌道機(jī)器人，其特征在于，所述軌道機(jī)器人的巡檢采用權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法實(shí)現(xiàn)。

10.一種微型軌道機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及軌道機(jī)器人巡檢技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微型軌道機(jī)器人巡檢方法、軌道機(jī)器人及系統(tǒng)，包括：軌道機(jī)器人包含行走軌道、移動(dòng)框架、升降裝置、驅(qū)動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、固定架、蓄電池、雙目檢測模塊、通信傳輸模塊及運(yùn)動(dòng)控制模塊，通過軌道機(jī)器人的雙目檢測模塊獲取水電站輸電線路的數(shù)據(jù)，所述雙目檢測模塊包括熱成像儀和高清攝像機(jī)，基于各邊緣像素點(diǎn)局部的灰度值分布及差異，結(jié)合局部邊緣像素點(diǎn)局部變化值的離散程度及極差，確定各像素點(diǎn)的灰度波動(dòng)度；根據(jù)紅外圖像中邊緣像素點(diǎn)局部溫度變化情況確定發(fā)熱波動(dòng)值，檢測輸電線路上破損發(fā)熱的區(qū)域，軌道機(jī)器人通過通信模塊傳輸檢測結(jié)果。本申請(qǐng)可提高軌道機(jī)器人的巡檢準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：王浩然,李小坤,李志報(bào),廖中亮,羅丹妮,王利平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：三峽智控科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/31