基于小波矩的高压输电线路除冰机器人障碍智能视觉识别方法.pdf

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1、第卷第期年月机器人：基于小波矩的高压输电线路除冰机器人障碍智能视觉识别方法缪思怡，孙炜，张海霞（湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙）摘要：针对单分裂线路的结构特点，提出了一种基于小波矩的障碍物智能视觉识别方法．该方法采用算法二值化图像，采用小波模极大值算法提取图像边缘．通过提取障碍物边缘图像的小波矩，来得到一组局部最优的小波矩特征值，并在此基础上用小波神经网络进行障碍物的识别与分类．实验结果表明：所提出的方法能有效地识别高压输电线上的防震锤、悬垂线夹、耐张线夹等障碍物，并具有比普通层神经网络方法更高的精度和更快的收敛速度．关键词：除冰机器人；障碍识别；小波模极大值算法；小波矩

2、；小波神经网络中图分类号：文献标识码：文章编号：，，引言（）线路上的自主运行，必须对这些障碍物进行自主检我国是输电线路覆冰灾害最严重的国家之一，测识别．本文将采用视觉的方法对除冰机器人遇到年年初一场百年罕见的大面积冰雪灾害给国的障碍物进行智能识别．民经济和社会生活带来了巨大的损失，受灾人口高图像特征的选择是基于视觉的障碍识别方法的达亿之多，直接经济损失超过亿元，电网的关键环节．机器人运行在输电线上时，因为外界环损害尤其严重．线路大量结冰是造成此次电力损失境的干扰以及本体行进过程中姿态的变化，摄像机的主要原因，而采用人工除冰的方法不仅效率低下，得到的图像与理想的图像之间的位置关系

3、难以保证而且对电力工人的生命安全造成了极大的威胁．因完全相同．另外，机器人本体离障碍物的距离远近此，研究输电线路在线除冰机器人替代人工除冰，也会造成目标区域形状的比例缩放．因此，需寻找对于保护我国电网的安全运行和电力工人的生命安一种具有旋转和比例不变性的图像特征提取方法，全具有极其迫切的现实意义．以满足实际应用的需要．而不变矩算法就是一种通高压输电线路上通常安装有防震锤、悬垂线夹、过提取具有平移、旋转和比例因子不变性的数学特耐张线夹等杆塔支撑附件，这些都构成了除冰机器征来解决几何失真问题的方法．人行进路线上的障碍．为了实现除冰机器人在输电首先提出了用于区域形状识别的不变矩[]，

4、基金项目：国家科技支撑计划重点资助项目（）；教育部新世纪优秀人才计划资助项目（教技函号）．通讯作者：缪思怡，收稿／录用／修回：机器人年月但它需要先构造区域，而且这种矩的计算涉及区的结构如图所示．域内部和边界的所有像素，因而计算耗费的时间较除冰机器人运行在野外恶劣的冰雪环境，高电长．提出了基于边界计算的边界矩[]，在试验压强电磁的干扰也对除冰机器人的设计提出了更高中发现计算耗时仅为矩的．对文的要求．为了保障在恶劣冰雪环境下越障的可靠性的方法进行了扩展[]，提出了相对矩的概念，将区与稳定性，设计除冰机器人为臂结构，其中左右域矩和边界矩的计算统一起来，不仅能计算区域特两机械臂均为三关

5、节机械臂，其末端夹持器都安装征，还能直接计算封闭和不封闭边界的特征，它比有主驱动轮和从动轮，用来驱动机器人的行进和保矩和矩更加具有普遍性．但是以上提到的持机器人平衡，同时配备有除冰机构和抱死机构，矩特征都是在整个图像空间中计算的，得到的是图以保证除冰、行进、夹持电缆、防滑等功能．本体舱像的全局特征，容易受到噪声的干扰．提出的内有动力箱和控制箱，动力舱为机器人提供稳定工小波矩不变量[]可以克服以上缺点，不仅可以得到作的动力，控制箱主要包括工控机和众多的外围设图像的全局特征，也可以得到图像的局部特征，因备等，对机器人运行状态进行实时控制．而在识别相似的物体时有更高的识别率．为此，本

6、除冰机器人的视觉系统主要包括安装在本体舱文采用小波矩特征作为障碍物的图像特征．的两组监控仪器及云台和安装在夹持器上的两组摄本文结合小波模极大值边缘提取算法，基于障像头．监控仪器主要对机器人的状态进行实时监控碍物边缘图像的小波矩特征，设计了一种小波神经并返回状态信息．夹持器上的摄像头主要获取输电网络分类器用于高压输电线路上障碍物的识别．该线路及障碍的图像信息．图显示，线路上的典型方法不需要结构约束，比较简单，可有效地应用于障碍物有防震锤、悬垂线夹、耐张线夹等．这些障碍除冰机器人的自主越障．物在摄像机成像平面上投影后的灰度图像如图所示．系统简介（）纹理、颜色和形状是图像基本的视觉特

7、征．由除冰机器人的结构和单分裂输电线路图可以看出，防震锤、悬垂线夹、耐张线夹等障碍图单分裂输电线路及除冰机器人结构示意图防震锤耐张线夹悬垂线夹图障碍物在摄像机成像平面上投影后的灰度图第卷第期缪思怡等：基于小波矩的高压输电线路除冰机器人障碍智能视觉识别方法图障碍识别的流程图防震锤耐张线夹悬垂线夹图预处理后的效果图防震锤耐张线夹悬垂线夹图边缘图既没有丰富的表面纹理，也无鲜明的颜色特征，但的干扰特征，对检测目标图像障碍物的形状带来影是它们在摄像机成像平面上投影后的图像中的形状响．为了提高识别的准确