CN109375546A - 一种基于图像处理技术的智能机器人的工作方法及工作系统 - Google Patents

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王德祥
孙毅
朱春雷
费雅娆
张子�
张子一
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TIANJIN TRANSMISSION AND TRANSFORMATION ENGINEERING Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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TIANJIN TRANSMISSION AND TRANSFORMATION ENGINEERING Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/24—Pc safety
    • G05B2219/24215—Scada supervisory control and data acquisition

Abstract

本发明涉及一种基于图像处理技术的智能机器人的工作方法，包括智能机器人、PC端以及数字信号处理器，智能机器人通过无线传输与PC端相连接，PC端与DSP相互连接进行信息交互。本发明可操作性强，便于实际应用；对于输电运检技术人员来说，水中杆塔等线下异物距离的测量可以用智能机器人远程操作，提高工作效率；智能机器人能够通过WIFI无线模块将采集的图像信息传送至DSP中进行分析，信息实时性较强；具有广阔的市场应用前景。

Description

一种基于图像处理技术的智能机器人的工作方法及工作系统
技术领域
本发明属于输电运检专业基于图像处理技术的智能机器人技术领域，具体是一种基于图像处理技术的智能机器人的工作方法及工作系统。
背景技术
目前,采用高压和超高压架空电力线是长距离输配电力的主要方式。电力线及杆塔附件长期暴露在野外，因受到持续的机械张力、电气闪络、材料老化的影响产生断股、磨损、腐蚀等损伤等破坏。其中，线下异物是一种常见的输电线路缺陷，在输电线路下方时长会出现植物等影响输电线路正常运行的异物，如不及时关注就会产生较大的事故。这些事故不仅对我们的生活及工作产生影响，更容易造成难以估量的经济损失，更严重者，会危及人民的生命安全。因此，如何防范线下异物凸起等事故成为研究的重中之重。因此，电力公司要定期对线路设备巡检，及时发现早期损伤和缺陷并加以评估，并对线下异物及时进行清理。
目前世界上各个国家都在积极研究对输电导线线下异物的实时监测，但是大部分还都停留在人工监测上，其实时性和准确性都有一定的限制。我国对于输电导线线下异物的监测起步较晚，相关的方法或者专业论文资料还比较少。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于图像处理技术的智能机器人的工作方法及工作系统,该方法利用图像处理技术对采集的图像进行预处理，再其基础上进行标定物的识别和定位，分析采集图像中异物与导线之间的距离，根据设定的阈值进行比较，超过设定阈值会报警，并将这一区域图片传送至工作人员进行处理。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于图像处理技术的智能机器人的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)开启智能机器人，智能小车的WIFI模块与PC端相连接，通过PC端对智能小车进行控制，在施工场地利用高清摄像头对需要巡视的地区进行拍照，得到原始图像，并且对图像进行灰度化处理和二值化处理，通过这两步处理能够除去原始图像中不必要的图片元素；
(2)对取得的图片进行降噪、防干扰、图像增强、便捷提取等处理，为图像的特征提取提供坚实的条件；
(3)采用背景差分法进行线下异物提取，在图像处理过程开始之初，选取一帧正常的没有异物干扰的图像帧作为原始背景，利用输入图像与选取的背景图像进行差分，对差分后的图像进行二值化处理；
监测其是否有异物，如果有异物，进行距离监测，如果没有异物，就会进行输入更新，重新拍摄。
而且，步骤(3)中背景差分法，是用当前时刻的输入图像与所保留的原始背景图像进行差分，得到所要求的目标物体；在整个图像处理过程开始之初，选取一帧正常的没有异物干扰的图像帧作为原始背景；然后利用预先设定的阈值与监测值相比较，最终将结果传送至PC端；对于阈值判定的大小，会根据实际虚拟线框设置的大小或形状进行计算。
一种基于图像处理技术的智能机器人的工作系统，其特征在于：包括智能机器人、PC端以及数字信号处理器，智能机器人通过无线传输与PC端相连接，PC端与DSP相互连接进行信息交互。
而且，所述智能机器人包括四驱底盘套件、转接板、处理器、蓝牙模块、GPIO扩展板、面包板、电机、电源模块以及高清摄像头。
而且，所述转接板主要包括40P IO口扩展接口、电机驱动模块、电机接口、脉冲宽度调制接口、指示灯、串口接口、蜂鸣器。
而且，所述处理器采用1.2GHz四核64位ARMv8处理器，主要包括蓝牙和WIFI模块、LED指示灯、USB2.0端口、40个GPIO引脚。
而且，40P IO口扩展接口与处理器相连接。
而且，脉冲宽度调制接口采用16路PWM接口，支持16路PWM控制。
而且，所述电源模块采用两节可拆卸式3.7V可充电锂电池。
而且，所述高清摄像头采用720像素高清摄像头，并自带补光功能，通过USB数据线与处理器中的USB2.0接口相连接。
本发明的优点和积极效果是：
本发明可操作性强，便于实际应用；对于输电运检技术人员来说，水中杆塔等线下异物距离的测量可以用智能机器人远程操作，提高工作效率；智能机器人能够通过WIFI无线模块将采集的图像信息传送至DSP中进行分析，信息实时性较强；具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的系统流程图；
图3为本发明的预处理图；
图4为本发明的背景选取流程。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种基于图像处理技术的智能机器人的工作系统，参见图1所示，包括智能机器人、PC端(计算机)以及数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)，智能机器人通过无线传输与PC端相连接，PC端与DSP相互连接进行信息交互。
所述智能机器人包括四驱底盘套件、转接板、处理器、蓝牙模块、GPIO扩展板、面包板、电机、电源模块以及高清摄像头。
所述四驱底盘套件采用亚克力材料制作而成。
所述转接板主要包括40P IO口扩展接口、电机驱动模块、电机接口、脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)接口、指示灯、串口接口、蜂鸣器。
所述40P IO口扩展接口与处理器相连接。
所述处理器采用1.2GHz四核64位ARMv8处理器，主要包括蓝牙和WIFI模块、LED指示灯、USB2.0端口、40个GPIO引脚。
所述蓝牙和WIFI模块能够利用无线网络与PC端进行信息交互。
所述LED指示灯为电源启动指示作用。
所述USB2.0端口与高清摄像头连接。
所述40个GPIO引脚与处理器40P IO相连接。
所述电机驱动模块采用双路TB6612驱动芯片，驱动智能机器人进行活动。
所述电机接口包括前部电机接口与后部电机接口，前部电机接口与智能机器人前端电机相连，后部电机接口与智能机器人后端电机相连。
所述脉冲宽度调制接口采用16路PWM接口，支持16路PWM控制。
所述指示灯为转接板电源启动指示作用。
所述串口接口与蓝牙模块相连接，通过手机等自带蓝牙功能的远程控制器对智能机器人进行控制。
所述蜂鸣器为报警器，出现异常进行报警提示。
所述GPIO扩展板与面包板连接，GPIO扩展板通过40P排线与扩展板40P IO扩展接口相连接。
所述电机采用4个1:48强磁抗干扰碳刷电机，输出端与转接板电机接口相连接。
所述电源模块采用两节可拆卸式3.7V可充电锂电池。
所述高清摄像头采用720像素高清摄像头，并自带补光功能，通过USB数据线与处理器中的USB2.0接口相连接。
所述PC端进行智能机器人信息的收集以及控制智能机器人运动。
所述DSP对智能机器人采集的照片进行处理和分析。
一种基于图像处理技术的智能机器人的工作方法，包括以下步骤：
(1)开启智能机器人，智能小车的WIFI模块与PC端相连接，通过PC端对智能小车进行控制；
在施工场地，利用高清摄像头对需要巡视的地区进行拍照，得到原始图像，并且对图像进行灰度化处理和二值化处理，通过这两步处理能够除去原始图像中不必要的图片元素；
(2)对取得的图片进行降噪、防干扰、图像增强、便捷提取等处理，为图像的特征提取提供坚实的条件；
(3)采用背景差分法进行线下异物提取，在图像处理过程开始之初，选取一帧正常的没有异物干扰的图像帧作为原始背景，利用输入图像与选取的背景图像进行差分，对差分后的图像进行二值化处理；
监测其是否有异物，如果有异物，进行距离监测，如果没有异物，就会进行输入更新，重新拍摄。
工作原理：背景差分法，就是用当前时刻的输入图像与所保留的原始背景图像进行差分，这样通过差分就可以得到所要求的目标物体。在整个图像处理过程开始之初，选取一帧正常的没有异物干扰的图像帧作为原始背景，这种方法简单直接，可以有效的作为原始图像存入系统。利用预先设定的阈值与监测值相比较，最终将结果传送至PC端。对于阈值判定的大小，会根据实际虚拟线框设置的大小或形状进行计算。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (10)

1.一种基于图像处理技术的智能机器人的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)开启智能机器人，智能小车的WIFI模块与PC端相连接，通过PC端对智能小车进行控制，在施工场地利用高清摄像头对需要巡视的地区进行拍照，得到原始图像，并且对图像进行灰度化处理和二值化处理，通过这两步处理能够除去原始图像中不必要的图片元素；
(2)对取得的图片进行降噪、防干扰、图像增强、便捷提取等处理，为图像的特征提取提供坚实的条件；
(3)采用背景差分法进行线下异物提取，在图像处理过程开始之初，选取一帧正常的没有异物干扰的图像帧作为原始背景，利用输入图像与选取的背景图像进行差分，对差分后的图像进行二值化处理；
监测其是否有异物，如果有异物，进行距离监测，如果没有异物，就会进行输入更新，重新拍摄。
2.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的智能机器人的工作方法，其特征在于：步骤(3)中背景差分法，是用当前时刻的输入图像与所保留的原始背景图像进行差分，得到所要求的目标物体；在整个图像处理过程开始之初，选取一帧正常的没有异物干扰的图像帧作为原始背景；然后利用预先设定的阈值与监测值相比较，最终将结果传送至PC端；对于阈值判定的大小，会根据实际虚拟线框设置的大小或形状进行计算。
3.一种基于图像处理技术的智能机器人的工作系统，其特征在于：包括智能机器人、PC端以及数字信号处理器，智能机器人通过无线传输与PC端相连接，PC端与DSP相互连接进行信息交互。
4.根据权利要求3所述的基于图像处理技术的智能机器人的工作系统，其特征在于：所述智能机器人包括四驱底盘套件、转接板、处理器、蓝牙模块、GPIO扩展板、面包板、电机、电源模块以及高清摄像头。
5.根据权利要求4所述的基于图像处理技术的智能机器人的工作系统，其特征在于：所述转接板主要包括40P IO口扩展接口、电机驱动模块、电机接口、脉冲宽度调制接口、指示灯、串口接口、蜂鸣器。
6.根据权利要求4所述的基于图像处理技术的智能机器人的工作系统，其特征在于：所述处理器采用1.2GHz四核64位ARMv8处理器，主要包括蓝牙和WIFI模块、LED指示灯、USB2.0端口、40个GPIO引脚。
7.根据权利要求4所述的基于图像处理技术的智能机器人的工作系统，其特征在于：40P IO口扩展接口与处理器相连接。
8.根据权利要求4所述的基于图像处理技术的智能机器人的工作系统，其特征在于：脉冲宽度调制接口采用16路PWM接口，支持16路PWM控制。
9.根据权利要求4所述的基于图像处理技术的智能机器人的工作系统，其特征在于：所述电源模块采用两节可拆卸式3.7V可充电锂电池。
10.根据权利要求4所述的基于图像处理技术的智能机器人的工作系统，其特征在于：所述高清摄像头采用720像素高清摄像头，并自带补光功能，通过USB数据线与处理器中的USB2.0接口相连接。
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