CN109799760A - 电力行业的驱鸟机器人控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人控制技术领域，具体公开了一种电力行业的驱鸟机器人控制系统，包括服务器、驱鸟机器人、固定探鸟雷达、与服务器网络连接的至少一个固定驱鸟器；所述服务器，包括中央处理器以及与中央处理器电连接的存储器；所述驱鸟机器人，包括至少一个摄像头和至少一个驱鸟器；所述摄像头，用来拍摄形成拍摄图像；驱鸟机器人将拍摄图像实时发送到服务器；服务器中的中央处理器对比同一驱鸟机器人相邻时间传递来的所有拍摄图像，当中央处理器判断当前拍摄图像中出现鸟类时，中央处理器控制驱鸟机器人面向摄像头的拍摄方向启动驱鸟器。本发明还公开了一种电力行业的驱鸟机器人控制方法。本发明有效解决了现在驱鸟具有盲目性的问题。

Description

电力行业的驱鸟机器人控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，具体涉及一种用于电力行业中的驱鸟机器人控制系统及控制方法。

背景技术

鸟类作为人类的朋友，是地球生物多样性，不可缺少的一环。对于鸟类的保护，已经深入人心。在大多数的人类活动场所，如公园、住宅小区、学校、医院等各个地方，鸟类基本上已经能和人类和平共处。但是，在一些特殊场所，如电网、飞机场等地方，因为鸟类的活动会给这些场所中的活动带来危险，因此在这些特殊场所中明确禁止鸟类活动。但是，鸟类无法区分哪些区域是禁止鸟类活动的。所以，在不伤害鸟类生命安全的前提下，在这些特殊场所内通常会采取措施将鸟类驱赶出这些区域。

目前，市场上大多采用高强度声波驱逐鸟类的装置，在现有控制系统的控制下，使驱鸟装置按照固定路径周期性地进行声波发射和扫描。现在用来驱鸟的控制系统，一般包括中央处理器以及分别与中央处理器连接的存储器，同时，驱鸟装置也由中央处理器控制。在存储器内，预先设置了固定路径和固定时间，使中央处理器控制驱鸟装置按照这些路径和时间，周期性地对指定区域的上空进行声波发射，以便将该区域范围内的鸟类驱逐。

这样的驱鸟装置及其控制系统，虽然能够达到驱逐鸟类的目的，但是在整个驱鸟过程中，驱鸟控制系统控制下的驱鸟装置都是盲目地进行声波发射的，无法对鸟类进行定向驱离，只能让驱鸟装置一直都处于开启状态并无差别地用声波覆盖整个指定区域的上空。这样不仅会造成能量的极大浪费，且因为带有盲目性，致使容易出现漏洞而没有及时将某个方向的鸟类驱逐出去的情况。

发明内容

本发明意在提供一种电力行业的驱鸟机器人控制系统，以解决现有驱鸟控制系统带盲目驱鸟的问题。

本方案中的电力行业的驱鸟机器人控制系统，包括服务器以及分别与服务器网络连接的至少一个驱鸟机器人；所述服务器，包括中央处理器以及与中央处理器电连接的存储器；所述驱鸟机器人，包括至少一个摄像头和至少一个驱鸟器；所述摄像头，用来拍摄形成拍摄图像；驱鸟机器人将拍摄图像实时发送到服务器；服务器中的中央处理器对比同一驱鸟机器人相邻时间传递来的所有拍摄图像，中央处理器判断当前拍摄图像中是否出现鸟类；当中央处理器判断当前拍摄图像中出现鸟类时，中央处理器通过网络连接控制向该驱鸟机器人发送驱鸟命令；驱鸟机器人在接收到驱鸟命令后，面向摄像头的拍摄方向启动驱鸟器。

本发明的优点在于：

本发明用驱鸟机器人代替以前的驱鸟装置，在启动驱鸟器前，先用摄像头进行检查监控，只有当摄像头拍摄到的拍摄图像中，出现鸟类的时候，该驱鸟机器人才会打开驱鸟器进行驱鸟操作。本发明中的驱鸟器并不是时时刻刻都打开着，也并不是盲目地无差别地进行驱鸟。本发明通过摄像头前面的检查监控，以及中央处理器对是否出现鸟类的判断，使整个驱鸟过程更具有针对性，不仅有效节约了能源，还使驱鸟效果更好。

进一步，所述中央处理器内预设有用来判断当前拍摄图像中是否出现鸟类的背景抑制算法；中央处理器按照背景抑制算法从同一驱鸟机器人发送来的相邻时间段的拍摄图像中识别出动态目标及其运动轨迹。

中央处理器通过预先存储的背景抑制算法，识别每个驱鸟机器人传送来的拍摄图像中的动态目标和该动态目标的运动轨迹，进而判断是否出现鸟类。

进一步，所述存储器中预设有鸟类运动轨迹；中央处理器将从拍摄图像中提取出来的动态目标运动轨迹与鸟类运动轨迹进行对比，当动态目标运动轨迹与鸟类运动轨迹符合时，中央处理器判断当前拍摄图像中出现的动态目标为鸟类。

通过预先存储的鸟类运动轨迹和拍摄得到的动态目标运动轨迹，通过两者的相比来判断被拍摄到的动态目标是否为鸟类。图像对比手段，为本领域技术人员公知的。

进一步，所述驱鸟机器人上所述摄像头和所述驱鸟器朝向相同；所述驱鸟机器人上设有探鸟设备和驱鸟设备，所述驱鸟机器人用来通过自行判断后与云台联动。

这样，拍摄到鸟类的同时，驱鸟器也正朝向鸟类，方便在调节角度后，直接用驱鸟器进行驱鸟操作。

进一步，所述中央处理器在识别出驱鸟机器人拍摄到鸟类后，中央处理器从对应的动态目标运动轨迹计算出偏转角度，中央处理器按照偏转角度控制该驱鸟机器人上的摄像头和驱鸟器同步偏转。

通过计算偏转角度，能够预测鸟类下一步的位置，使中央处理器在判断的过程中，能够弥补这个时间段鸟类的运动轨迹，使驱鸟器能够准确地对准被拍摄的鸟类进行驱鸟操作。

进一步，所述驱鸟器为超声波发生器或者激光发生器。

超声波发生器发射出来的超声波和激光发生器发射出来的激光，都是很好的驱鸟手段，根据实际情况择一即可。

进一步，所述摄像头至少包括一个广角摄像头和一个长焦摄像头。

使用广角摄像头，能够使驱鸟机器人更大范围地进行监控拍摄，使用长焦摄像头，可以使驱鸟机器人在远距离的时候就发现鸟类，并进行及时驱逐。

本发明还提供一种电力行业的驱鸟机器人控制方法，以解决现有驱鸟装置盲目驱鸟的问题。

本发明中电力行业的驱鸟机器人控制方法，包括以下步骤：

步骤一，驱鸟机器人通过摄像头拍摄形成拍摄图像，驱鸟机器人将拍摄图像实时发送给服务器；

步骤二，服务器接收拍摄图像并将每个驱鸟机器人发送来的所有拍摄图像按照时间顺序进行排列保存；

步骤三，服务器中的中央处理器按照预设的背景抑制算法从当前接收到的当前拍摄图像开始，中央处理器从相邻的所有拍摄图像中提取动态目标运动轨迹；

步骤四，中央处理器将提取出来的动态目标运动轨迹与预先存储在存储器中的鸟类运动轨迹进行比较，当两者符合时，中央处理器判断当前拍摄图像中的动态目标为鸟类；中央处理器向拍摄到该当前拍摄图像的驱鸟机器人发送驱鸟命令；

步骤五，驱鸟机器人在接收到驱鸟命令后，驱鸟机器人将驱鸟器转动到鸟类所在方向打开驱鸟器。

本方法的优点在于：

相比于现在常用的驱鸟方法，本方法先通过驱鸟机器人的巡逻监控，获取拍摄图像，再通过对拍摄图像的分析来判断是否出现鸟类，只要当出现鸟类的时候，驱鸟机器人上的驱鸟器才会被打开工作。这样，使驱鸟器的工作都是有针对性的，能够准确地对靠近的鸟类进行驱逐。

进一步，中央处理器根据提取到的动态目标运动轨迹提取偏转角度，中央处理器按照偏转角度控制驱鸟机器人上驱鸟器的偏转。

从拍摄图像中提取出来的动态目标轨迹，具有预测性，使驱鸟机器人按照偏转角度偏转驱鸟器，使驱鸟器能够正对被拍摄的鸟类进行驱逐。

附图说明

图1为本发明实施例一的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

实施例一基本如附图1所示：本实施例中的电力行业的驱鸟机器人控制系统，包括服务器以及分别与服务器网络连接的至少一个驱鸟机器人；本实施例中的驱鸟机器人有四个。其中，服务器，包括中央处理器以及与中央处理器电连接的存储器；驱鸟机器人，包括至少一个摄像头和至少一个驱鸟器。除此之外，服务器和驱鸟机器人之中还按照现有技术，设置有用来进行网络通信的网络传输模块以及其他的一些必要模块，在此不再赘述。其中，服务器可以是本地服务器，也可以是云端服务器。

摄像头，用来拍摄机场、电网安装场所等指定场所，形成包含静态目标和动态目标在内的拍摄图像；驱鸟机器人将拍摄图像实时发送到服务器；将当前实时拍摄形成的图像称之为当前拍摄图像。

服务器中的中央处理器内预设有用来判断当前拍摄图像中是否出现鸟类的背景抑制算法；中央处理器按照背景抑制算法从同一驱鸟机器人发送来的相邻时间段的拍摄图像中识别出动态目标及其运动轨迹。中央处理器对于每个驱鸟机器人的识别和对相邻时段拍摄图像的识别和提取，都采用现有技术，在此不赘述。

存储器中预设有鸟类运动轨迹；中央处理器将从拍摄图像中提取出来的动态目标运动轨迹与鸟类运动轨迹进行对比，当动态目标运动轨迹与鸟类运动轨迹符合时，中央处理器判断当前拍摄图像中出现的动态目标为鸟类。本实施例中的动态目标运动轨迹和鸟类运动轨迹的符合，指的是两个轨迹形成的图像有百分之八十五以上的重合即可认为是符合的。因为，存储器中保存的鸟类运动轨迹可以是多个，所以，在对比的时候，中央处理器将重合率最高的那个鸟类运动轨迹作为当前拍摄图像中拍摄到的鸟类的理想运动轨迹。

当中央处理器判断当前拍摄图像中出现鸟类时，中央处理器通过动态目标运动轨迹找到的理想运动轨迹，提取出运动速度，并由运动速度和理想运动轨迹上的位移变化推算出偏转角度；同时，中央处理器通过网络传输模块向该驱鸟机器人发送驱鸟命令；使驱鸟机器人在接收到驱鸟命令后，按照偏转角度偏转驱鸟器，使驱鸟器对准被拍摄的鸟类后启动驱鸟器。

其中，驱鸟机器人中的摄像头至少包括一个广角摄像头和一个长焦摄像头，这样有利于最大范围地通过驱鸟机器人来拍摄和监控指定区域上空的鸟类活动情况。

具体地，本实施例中的驱鸟机器人控制系统，摄像头实时拍摄并获取拍摄图像传递给服务器；服务器中的存储器实时存在这些拍摄图像；中央处理器按照预设的背景抑制算法识别这些拍摄图像中的动态目标和运动轨迹；中央处理器通过运动轨迹，判断动态目标是否是鸟类；当中央处理器判断该动态目标为鸟类时，中央处理器根据运动轨迹计算出偏转角度；中央处理器按照偏转角度控制摄像头和驱鸟器同步偏转，使摄像头和驱鸟器能够跟随着鸟的运动轨迹同步运动。

同时，中央处理器控制驱鸟器启动。驱鸟器为能够发出定向超声波的超声波发生器或者能够发出定向激光的激光发生器。本系统，通过摄像头拍摄捕捉动态目标，通过中央处理器及时发现鸟类，并同步控制摄像头和驱鸟器偏转，使摄像头能够对鸟进行持续跟踪，使驱鸟器能够对准鸟类所在位置发出超声波或者激光，将鸟类驱逐出指定范围。

此外，还可以在驱鸟机器人身上安装各种传感器和轮子等行走机构，通过机器人传感器构建机器人运行环境地图；机器人运行环境地图即本系统导航的指定范围。通过路径规划算法规划机器人上的摄像头的运动路线。

本系统，通过机器人为载体，使摄像头、驱鸟器能够更好地进行巡检，提高导航的稳定性和可靠性。

利用上述系统在进行具体驱鸟操作时，包括以下步骤：

步骤一，驱鸟机器人通过旋转和切换广角摄像头和长焦摄像头，最大范围地拍摄清楚各个区域上空的鸟类活动情况，拍摄形成拍摄图像，驱鸟机器人将拍摄图像实时发送给服务器；

步骤二，服务器接收拍摄图像并将每个驱鸟机器人发送来的所有拍摄图像按照时间顺序进行排列并保存在存储器中；

步骤三，服务器中的中央处理器按照预设的背景抑制算法从当前接收到的当前拍摄图像开始，中央处理器从相邻的所有拍摄图像中提取动态目标运动轨迹；本实施例中，中央处理器将当前拍摄图像之前半分钟内的拍摄图像作为一组对比图像，进行动态目标查找和运动轨迹提取；

步骤四，中央处理器将提取出来的动态目标运动轨迹与预先存储在存储器中的鸟类运动轨迹进行比较，当两者符合时，中央处理器判断当前拍摄图像中的动态目标为鸟类；同时，中央处理器根据被重合率最高的鸟类运动轨迹，计算偏转角度；中央处理器向拍摄到该当前拍摄图像的驱鸟机器人发送驱鸟命令；

步骤五，驱鸟机器人在接收到驱鸟命令后，驱鸟机器人将驱鸟器按照偏转角度转动到鸟类所在方向打开驱鸟器，驱鸟器向鸟类发射声波或者激光。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例中的中央处理器还预存有动态目标判断模型，存储模块中对应动态目标判断模型存储有动态目标轨迹判断表、动态目标形状判断表以及动态目标属性判断表。

动态目标轨迹判断表，包括多个标准目标名称以及对应每个标准目标名称的标准移动轨迹、形状链接和属性链接。其中形状链接和属性链接，分别使动态目标轨迹判断表中的该标准目标链接到动态目标形状判断表和动态目标属性判断表中该标准目标对应的单元格中，即通过访问某一标准目标名称对应的形状链接可以转到动态目标形状判断表中该标准目标的标准形状描述。同理，通过访问属性链接，能够从属性判断表中获取该标准目标的标准属性描述。

标准目标名称，指的是用来便于称呼标准目标的名称。标准目标指的是用来为摄像头拍摄到的动态目标进行对照参考的已知运动目标，标准目标可以是诸如飞机、汽车等可移动的机器，也可以是诸如鸟、人、乌龟等可移动的动物。

动态目标轨迹判断表中的标准移动轨迹，是按照标准目标在各种条件下移动形成的多种表示轨迹的图像，我们称之为标准轨迹图像。按照现有技术，从摄像头拍摄到的拍摄图像中提取动态目标的移动轨迹形成当前轨迹图像。按照现有技术，对比当前轨迹图像和标准轨迹图像，将与当前轨迹图像相同或相近的标准轨迹图像提取出来，将这些标准轨迹图像对应的标准目标称为第一标准目标集合。

动态目标形状判断表，包括多个标准目标名称以及对应每个标准目标名称的标准形状描述、轨迹链接和属性链接。其中，通过访问轨迹链接，使动态目标形状判断表中的标准目标能够与动态目标轨迹判断表中对应的标准移动轨迹关联；通过访问属性链接，使动态目标形状判断表中的标准目标能够与动态目标属性判断表中对应的标准属性描述关联。标准形状描述，一般为长、宽、高等参数，也可以包括等比例缩小或者放大的轮廓形状。标准形状描述和从拍摄图像中获取的动态目标形状的对比，同样是按照现有技术进行图像对比。首先，中央处理器从拍摄图像中按照现有技术获取动态目标形状，具体地可以采用图像提取轮廓等方法，然后中央处理器将动态目标形状和各个标准形状描述进行一一对比，找到与动态目标形状相同或者相近的标准形状描述，将这些标准形状描述对应的标准目标作为第二标准目标集合。

动态目标属性判断表，包括多个标准目标名称以及对应每个标准目标名称的标准属性描述、轨迹链接和形状链接。其中，通过访问轨迹链接，使动态目标属性判断表中的标准目标能够与动态目标轨迹判断表中对应的标准移动轨迹关联；通过访问形状链接，使动态目标属性判断表中的标准目标能够与动态目标形状判断表中对应的标准形状描述关联。标准属性描述，一般包括类别(如动物、机器)、危害程度(无害、危害一级、危害二级、危害三级、保护一级、保护二级、保护三级)、处理方式(一级方式驱离、二级方式驱离、三级方式驱离、一级方式保护、二级方式保护、三级方式保护)。其中，危害等级从危害一级到危害三级，危害程度逐渐增大，保护等级也从保护一级到保护三级需要保护的程度也越来越大。对应危害等级分别一一对应安排了驱离方式和保护方式。

根据中央处理器中的动态目标判断模型，在选择出第一标准目标集合和第二标准目标集合后，将两者对比，选择出两者均包括的标准目标形成第三标准目标集合，将第三标准目标集合中的所有标准目标，通过标准目标名称在动态目标属性判断表中选择出对应标准目标的标准属性描述，将这些标准目标中危害等级为有害等级(危害一级至危害三级)和保护等级(保护一级至保护三级)对应的标准目标分别提取出来形成危害目标集合和保护目标集合。中央处理器分别针对危害目标集合和保护目标集合，通过调整摄像头的拍摄精度，利用长、短焦摄像头交叉使用，利用热红外传感器和声波传感器等辅助设备，按照动态目标判断模型中前文中已经提及过的判断步骤，最终将危害目标集合或者是保护目标集合一起确认到只有一个标准目标，则这个标准目标就是被识别出来的动态目标。针对该标准目标对应的标准属性描述，中央处理器向与服务器连接的诸如驱离器或者吸引器等设备发射信号，控制这些设备按照标准属性描述中的处理方式跟踪处理这些动态目标。

其中，为了更加精确摄像头跟踪拍摄的偏转角度，以便获取清晰的拍摄图像。在动态目标属性判断表的标准属性描述汇中，还包括有跟踪指导描述，跟踪指导描述按照对应标准目标的标准移动轨迹指明了摄像头每隔多少时间偏转多少度，以及此时的偏转速度是多少。举个例子，如果中央处理通过动态目标判断模型判断出当前的动态目标为麻雀，那么按照其标准属性描述中的跟踪指导描述，摄像头每隔5秒钟向上或者向下偏转2度，而在这5秒钟内则沿着麻雀移动的方向向左或者向右匀速移动。

本实施例通过动态目标判断模型，能够准确及时地识别出被跟踪的动态目标具体是什么，通过动态目标属性判断表，能够针对不同的动态目标进行恰当的处理方式，同时为摄像头提供更好地更有针对性的跟踪方式。本实施例不仅能够解决动态目标的跟踪问题，还能够解决动态目标的处理问题，使用起来非常方便。

本实施例中动态目标轨迹判断表、动态目标形状判断表以及动态目标属性判断表的各个数据，可以通过人工实时更新，也可以通过网络爬虫利用现有技术从权威网站上获取并实时更新，在此不再赘述。

以上说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.电力行业的驱鸟机器人控制系统，其特征在于：包括服务器以及分别与服务器网络连接的至少一个驱鸟机器人；所述服务器，包括中央处理器以及与中央处理器电连接的存储器；所述驱鸟机器人，包括至少一个摄像头和至少一个驱鸟器；所述摄像头，用来拍摄形成拍摄图像；驱鸟机器人将拍摄图像实时发送到服务器；服务器中的中央处理器对比同一驱鸟机器人相邻时间传递来的所有拍摄图像，中央处理器判断当前拍摄图像中是否出现鸟类；当中央处理器判断当前拍摄图像中出现鸟类时，中央处理器通过网络连接控制向该驱鸟机器人发送驱鸟命令；驱鸟机器人在接收到驱鸟命令后，面向摄像头的拍摄方向启动驱鸟器。

2.根据权利要求1所述的电力行业的驱鸟机器人控制系统，其特征在于：所述中央处理器内预设有用来判断当前拍摄图像中是否出现鸟类的背景抑制算法；中央处理器按照背景抑制算法从同一驱鸟机器人发送来的相邻时间段的拍摄图像中识别出动态目标及其运动轨迹。

3.根据权利要求2所述的电力行业的驱鸟机器人控制系统，其特征在于：所述存储器中预设有鸟类运动轨迹；中央处理器将从拍摄图像中提取出来的动态目标运动轨迹与鸟类运动轨迹进行对比，当动态目标运动轨迹与鸟类运动轨迹符合时，中央处理器判断当前拍摄图像中出现的动态目标为鸟类。

4.根据权利要求3所述的电力行业的驱鸟机器人控制系统，其特征在于：所述驱鸟机器人上所述摄像头和所述驱鸟器朝向相同；所述驱鸟机器人上设有探鸟设备和驱鸟设备，所述驱鸟机器人用来通过自行判断后与云台联动。

5.根据权利要求4所述的电力行业的驱鸟机器人控制系统，其特征在于：所述中央处理器在识别出驱鸟机器人拍摄到鸟类后，中央处理器从对应的动态目标运动轨迹计算出偏转角度，中央处理器按照偏转角度控制该驱鸟机器人上的摄像头和驱鸟器同步偏转。

6.根据权利要求1所述的电力行业的驱鸟机器人控制系统，其特征在于：所述驱鸟器为超声波发生器或者激光发生器。

7.根据权利要求1所述的电力行业的驱鸟机器人控制系统，其特征在于：所述摄像头至少包括一个广角摄像头和一个长焦摄像头。

8.电力行业的驱鸟机器人控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，驱鸟机器人通过摄像头拍摄形成拍摄图像，驱鸟机器人将拍摄图像实时发送给服务器；

步骤二，服务器接收拍摄图像并将每个驱鸟机器人发送来的所有拍摄图像按照时间顺序进行排列保存；

步骤三，服务器中的中央处理器按照预设的背景抑制算法从当前接收到的当前拍摄图像开始，中央处理器从相邻的所有拍摄图像中提取动态目标运动轨迹；

步骤四，中央处理器将提取出来的动态目标运动轨迹与预先存储在存储器中的鸟类运动轨迹进行比较，当两者符合时，中央处理器判断当前拍摄图像中的动态目标为鸟类；中央处理器向拍摄到该当前拍摄图像的驱鸟机器人发送驱鸟命令；

步骤五，驱鸟机器人在接收到驱鸟命令后，驱鸟机器人将驱鸟器转动到鸟类所在方向打开驱鸟器。

9.根据权利要求8所述的电力行业的驱鸟机器人控制方法，其特征在于：中央处理器根据提取到的动态目标运动轨迹提取偏转角度，中央处理器按照偏转角度控制驱鸟机器人上驱鸟器的偏转。