[发明专利]一种基于颜色识别的变电站机器人自动巡检及充电方法

权利要求书

1.一种基于颜色识别的变电站机器人自动巡检及充电方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)部署轨道：将变电站中需要巡检的各个区域使用绿色轨道部署；在每一个需要拍摄区域的绿色轨道上放置红色圆圈；轨道上部署好的充电区域放置蓝色圆圈；

(2)安装摄像头：通过装好的两个舵机自动调整摄像头角度与水平面呈45度；

(3)将拍摄的每一帧图像从RGB色彩空间转换到HSV(Hue、Saturation、Value)空间；

(4)设定追踪轨道、拍摄区域以及充电区域的颜色阈值，并对(3)中的图像进行二值化处理；

(5)调用opencv中函数(膨胀、腐蚀、滤波)对得到的图像进行预处理；

(6)对处理完成的图片进行边缘检测，得到追踪轨道的轮廓信息；

(7)远程发布命令，机器人开始沿着轨道轮廓进行巡检；

(8)当机器人在巡检过程中遇到红色圆圈时，自动停止，并开始执行拍摄工作；

(9)遇到蓝色圆圈时，自动停止，并开始执行充电作业，充电完成后，到预定时间再自动重启进行巡检。

2.根据权利要求1所述的基于颜色识别的变电站机器人自动巡检及充电方法，其特征在于，步骤(2)中所述的安装摄像头：通过装好的两个舵机自动调整摄像头角度与水平面呈45度，采用了500万像素摄像头。

3.根据权利要求1所述的基于颜色识别的变电站机器人自动巡检及充电方法，其特征在于，步骤(3)中所述的将拍摄的图像从RGB空间转换到HSV(Hue、Saturation、Value)空间，目的为：

传统的RGB色彩模型分辨的色差是非线性的，而HSV空间更加直观，在复杂的环境信息和不清楚边缘信息的条件下，需要进行HSV通道分离预处理。

4.根据权利要求1所述的基于颜色识别的变电站机器人自动巡检及充电方法，其特征在于，步骤(3)中所述的将拍摄的图像从RGB空间转换到HSV(Hue、Saturation、Value)空间，实现步骤为：

调用opencv中的split函数将图像分解成H、S和V三个通道，并显示每个像素的H、S和V值。

5.根据权利要求1所述的基于颜色识别的变电站机器人自动巡检及充电方法，其特征在于，步骤(4)中所述的设定追踪轨道、拍摄区域以及充电区域的颜色阈值，并进行二值化处理，实现步骤为：

根据图像中追踪轨道、拍摄区域以及充电区域的各个颜色的不同为HSV各个通道设置阈值，然后采用二值化处理过滤掉图中不重要的路面部分，而只留下有用的轨道与区域信息；在巡检过程中，HSV滤波器要过滤掉轨道线以外的区域。

6.根据权利要求1所述的基于颜色识别的变电站机器人自动巡检及充电方法，其特征在于，步骤(5)中所述的调用opencv中函数(膨胀、腐蚀、滤波)对得到的图像进行处理，实现步骤为：

调用opencv中的Dilate膨胀函数将图像中的边缘向外部扩张以填补图像中的空洞，消除二值化图像中的椒盐噪声，从而完成膨胀处理；执行完膨胀操作后，调用opencv中的erode腐蚀函数对同一个结果元素执行腐蚀操作，得到有连接图像中断开的特征和平滑的轮廓。调用opencv中的medianBlur中值滤波函数对经过膨胀腐蚀后的图像再次去斑点噪声和椒盐噪声。

7.根据权利要求1所述的基于颜色识别的变电站机器人自动巡检及充电方法，其特征在于，步骤(6)中所述的对处理完成的图片进行边缘检测，得到追踪轨道的轮廓信息，实现步骤为：

调用opencv中的Canny边缘检测函数完成高斯滤波去除噪声平滑图像，找寻图像的强度梯度，应用非最大抑制(non-maximum suppression)技术来消除边误检，应用双阈值的方法来决定可能的(潜在的)边界，利用滞后技术来跟踪边界，最终得到平滑的轮廓图。

8.根据权利要求1所述的基于颜色识别的变电站机器人自动巡检及充电方法，其特征在于，步骤(9)中所述的遇到蓝色圆圈时，自动停止，并开始执行充电作业，充电时的具体实现步骤为：

充电过程主要是机器人在蓝色区域停止后将自己携带的锂电池的正负极上的升降弹簧件下降20厘米，触碰到地面正负电极，然后完成充电作业，到预定时间再自动重启进行巡检。