飛行機(jī)器人輸電設(shè)備觀測(cè)位姿選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于輸電設(shè)備巡檢【技術(shù)領(lǐng)域】的一種飛行機(jī)器人輸電設(shè)備觀測(cè)位姿選擇方法。該觀測(cè)位姿選擇方法包括以下步驟：1)建立輸電設(shè)備的三維重建模型；2)針對(duì)輸電設(shè)備上的每一個(gè)巡檢目標(biāo)，根據(jù)步驟1)中建立的三維重建模型，建立相應(yīng)的候選觀測(cè)位姿區(qū)域；3)制定最佳觀測(cè)位姿評(píng)價(jià)函數(shù)，采用優(yōu)化算法在候選觀測(cè)位姿區(qū)域中選擇出最佳觀測(cè)位姿。本發(fā)明方法能夠根據(jù)巡檢目標(biāo)的信息，選擇最佳觀測(cè)位姿進(jìn)行圖像采集，在最佳觀測(cè)位姿采集的圖像有助于判定設(shè)備的缺陷及故障隱患；同時(shí)克服了原有巡檢方式中圖像采集的盲目性，減少巡檢時(shí)間，提高巡檢效率，提高飛行機(jī)器人巡檢的自動(dòng)化水平。
【專利說明】飛行機(jī)器人輸電設(shè)備觀測(cè)位姿選擇方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于輸電設(shè)備巡檢的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種飛行機(jī)器人輸電設(shè)備觀測(cè)位姿選擇方法。

【背景技術(shù)】
[0002]輸電設(shè)備故障是造成電網(wǎng)大面積停電事故的重要原因之一，為保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，日常的電力設(shè)備巡檢工作具有重要意義。
[0003]但是傳統(tǒng)的人工巡檢工作量大而且條件艱苦，巡檢周期長(zhǎng)，效率低，受地域影響嚴(yán)重，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏檢，難以保證巡檢質(zhì)量，出現(xiàn)事故的幾率大，利用飛行機(jī)器人代替人對(duì)輸電設(shè)備進(jìn)行巡檢具有高效、快捷、可靠、成本低、不受地域影響等優(yōu)點(diǎn)。在利用無(wú)人飛行機(jī)器人對(duì)輸電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)巡檢的過程中，會(huì)在飛行機(jī)器人上安裝許多圖像采集設(shè)備，利用這些設(shè)備能夠采集到有關(guān)輸電設(shè)備的可見光圖像、紅外圖像、紫外圖像等，這些圖像攜帶了豐富的設(shè)備狀態(tài)信息，通過對(duì)它們進(jìn)行分析和處理便可得到輸電設(shè)備的運(yùn)行狀況，從而盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷及故障隱患。
[0004]但是，目前一般是利用飛行機(jī)器人圍繞目標(biāo)飛行一周同時(shí)進(jìn)行拍攝，采集到的目標(biāo)圖像或視頻眾多，后期需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力來(lái)觀看并處理這些圖像或視頻，進(jìn)而判定輸電設(shè)備的運(yùn)行狀況；且由于飛行機(jī)器人采用固定電源供電，其飛行時(shí)間受到限制，這樣的巡檢方式有很大的盲目性。直觀來(lái)講，對(duì)同一設(shè)備進(jìn)行拍攝的過程中，不同的觀測(cè)位姿能夠拍攝到不同的目標(biāo)圖像，必定存在一些觀測(cè)位姿采集的圖像比另外一些觀測(cè)位姿所采集的圖像所包含目標(biāo)的信息量大且質(zhì)量高，這些觀測(cè)位姿較其它觀測(cè)位姿而言更有利于判定設(shè)備的故障狀態(tài)。因此，在對(duì)目標(biāo)設(shè)備巡檢過程中，若飛行機(jī)器人能夠模擬巡檢人員選擇一個(gè)或多個(gè)最佳的觀測(cè)位姿進(jìn)行圖像采集，則能提高圖像采集質(zhì)量，同時(shí)還能減少圖像采集數(shù)量，進(jìn)而減少圖像處理的工作量，而且還能減少飛行機(jī)器人的飛行時(shí)間，這樣不僅能夠克服人工巡檢方式的各種缺陷，還能提高工作效率、檢測(cè)精度及提高輸電設(shè)備巡檢的自動(dòng)化水平。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種飛行機(jī)器人輸電設(shè)備觀測(cè)位姿選擇方法，其特征在于，該最佳觀測(cè)位姿選擇方法包括以下步驟:
[0006]I)建立巡檢輸電設(shè)備的三維重建模型；
[0007]2)針對(duì)設(shè)備上的每一個(gè)巡檢目標(biāo)，根據(jù)步驟I)中建立的三維重建模型,建立相應(yīng)的候選觀測(cè)位姿區(qū)域；
[0008]3)制定最佳觀測(cè)位姿評(píng)價(jià)函數(shù)，采用優(yōu)化算法在候選觀測(cè)位姿區(qū)域中選擇出最佳觀測(cè)位姿。
[0009]所述步驟3)中最佳觀測(cè)位姿評(píng)價(jià)函數(shù)為:
[0010]fview_score —入 eVe+ 入 ReVre+ 入;
[0011]其中，fview_score表示候選觀測(cè)位姿的評(píng)價(jià)值；
[0012]Ve表示候選觀測(cè)位姿的觀測(cè)位姿熵0ΡΕ，其計(jì)算公式為:
[0013]

【權(quán)利要求】
1.飛行機(jī)器人輸電設(shè)備觀測(cè)位姿選擇方法，其特征在于，該觀測(cè)位姿選擇方法包括以下步驟: 1)建立輸電設(shè)備的三維重建模型； 2)針對(duì)輸電設(shè)備上的每一個(gè)巡檢目標(biāo)，根據(jù)步驟I)中建立的三維重建模型，建立相應(yīng)的候選觀測(cè)位姿區(qū)域； 3)制定最佳觀測(cè)位姿評(píng)價(jià)函數(shù)，采用優(yōu)化算法在候選觀測(cè)位姿區(qū)域中選擇出最佳觀測(cè)位姿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中最佳觀測(cè)位姿評(píng)價(jià)函數(shù)為:
fview—score 入 E VE+ λ EEvEE+ λ AVA ； 其中，fview^score表示候選觀測(cè)位姿的評(píng)價(jià)值； Ve表示候選觀測(cè)位姿的觀測(cè)位姿熵0PE，其計(jì)算公式為:
i=0 At 其中，Nf表示巡檢目標(biāo)的三維重建模型中基本面片的數(shù)量； Ai表示巡檢目標(biāo)的三維重建模型中第i個(gè)基本面片的立體角； At表示巡檢目標(biāo)的三維重建模型中所有基本面片的立體角之和； Vke表示候選觀測(cè)位姿的觀測(cè)位姿相對(duì)熵0PRE，其計(jì)算公式為:4 ^ Aj A V =X-T1oS-FTl >μ A, S1s? 其中，k表示候選觀測(cè)位姿可見的巡檢目標(biāo)的三維重建模型中基本面片數(shù)量； Aj表示候選觀測(cè)位姿可見的巡檢目標(biāo)的三維重建模型中第j個(gè)基本面片的立體角； An表示候選觀測(cè)位姿可見的巡檢目標(biāo)的三維重建模型中所有基本面片的立體角之和； Sj表示候選觀測(cè)位姿可見的巡檢目標(biāo)的三維重建模型中第j個(gè)基本面片的面積； Sn表示候選觀測(cè)位姿可見的巡檢目標(biāo)的三維重建模型中所有基本面片的面積之和； Va表示候選觀測(cè)位姿的可見局部目標(biāo)面積量OPA，其計(jì)算公式為:
Va = k/Nf ； λ Ε表示候選觀測(cè)位姿的觀測(cè)位姿熵OPE的權(quán)值； λ ΕΕ表示候選觀測(cè)位姿的觀測(cè)位姿相對(duì)熵OPRE的權(quán)值； λ Α表示觀測(cè)位姿可見局部目標(biāo)面積量OPA的權(quán)值； 入Ε、X 和λ A具有以下關(guān)系:入E+入RE+入A — I。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中最佳觀測(cè)位姿為最佳觀測(cè)位姿評(píng)價(jià)函數(shù)最大值的點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK104134233SQ201410332210
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】董蕊芳, 吳華, 柳長(zhǎng)安, 楊國(guó)田, 劉春陽(yáng) 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)