巡检机器人自主仪表视觉识别系统的设计与研究

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1、硕士学位论文巡检机器人自主仪表视觉识别系统的设计与研究DESIGNANDRESEARCHONTHEVISIONBASEDAUTONOMOUSINSTRUMENTRECOGNITIONSYSTEMOFSURVEILLANCEROBOTS臧雪哈尔滨工业大学2015年12月国内图书分类号：TP911学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文巡检机器人自主仪表识别视觉系统的设计与研究硕士研究生：臧雪导师：：王昕申请学位：：工学硕士学科：：机械电子工程所在单位：：深圳研究生院答辩日期：：2015年12月授予学位单位：：哈尔滨工业大学Classif

2、iedIndex:TP911U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDRESEARCHONTHEVISIONBASEDAUTONOMOUSINSTRUMENTRECOGNITIONSYSTEMOFSURVEILLANCEROBOTSCandidate：ZangXueSupervisor：Prof.XinWangAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngineeringSpecialty：MechatronicsEngineeringAffil

3、iation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要图像传感器作为一种非接触式高精度传感器目前正被广泛的应用于安防、医疗、工业等领域。集图像传感器、定位导航设备、声音传感器及红外热像仪为一体的巡检机器人，更是越来越多的被应用于城市安防巡检、智能小区安防巡检以及电力系统巡检中。由于电力系统的高压、高危环境使得智能巡检机器人代替人工检查电站成为必须，而对于电力系

4、统中众多繁杂的仪表装置进行检测及监督更是必须采用高精度的视觉算法进行处理，这是实现电力系统无人化、智能化的必经之路。针对上述问题，本文采用基于视觉显著性分析的图像预处理算法缩小模板遍历区域，结合云机器人技术提高处理速度及准确率。基于绝对对偶二次曲面像变换的摄像机自标定方法使得机器人能够实时获取目标仪表空间位置信息，从而控制云台进行相应的微调，以防止目标偏移图像中心，因此调整过后摄像机变焦过程中不会丢失目标。具有流程简单、无需立体匹配，能够防止透视畸变的作用。针对室外环境下仪表外壳存在反光及雨后水珠聚光导致的仪表图像高亮区域影响识别这一特殊情况，进行了图像修复算法

5、的研究。本文采用轮廓特征拟合规则几何图形的方法，判断指针与某一固定特征之间的位置关系，从而得到仪表的相应读数。该法对光线敏感度低，对透视畸变有一定的抑制作用。另外为搭建实验平台，本文设计了二自由度的云台机构，给出了相应的硬件平台，并基于VisualStudio2010编写了用户操作界面，分析了系统误差，并在转动平台上进行相应实验验证。关键词：仪表识别；物体检测；视觉显著性；图像修复；自标定-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsakindofnon-contactsensor,imagesensorwithhighprecisioniswidel

6、yutilizedinsecurity,medical,industryandmanyotherfields.Powersubstationsurveillancerobotiscompriseofautonomousnavigationandintegratedwithvisualcamera,infraredandsoundsensors.Thiskindofrobothasbeenincreasinglyusedinurbansecurityinspection,intelligentvilagesecurityinspectionandcheckingi

7、npowerstation.Forthesituationofhighvoltageandthecorrespondinghighriskinthepowersubstation,itisnecessarytousesecuritysurveillancerobotinsteadofmanualinspection.Consideringaboutthediversityofinstrumentsinsubstation,thehigh-precionvisualalgorithmmustbeintroducedintoimageprocessing.Thisi

8、stheonlywayt