本發(fā)明涉及一種基于多視覺系統(tǒng)的開關(guān)柜局部放電自動(dòng)檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

隨著科技進(jìn)步和兩個(gè)一流建設(shè)的不斷發(fā)展，以“信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化”為特征的智能電網(wǎng)建設(shè)逐漸深入，變電站智能巡檢機(jī)器人列入《國家電網(wǎng)公司第一批重點(diǎn)推廣新技術(shù)目錄》，變電站智能巡檢機(jī)器人進(jìn)入了推廣應(yīng)用階段。2013年進(jìn)行例行巡視、表計(jì)抄錄并自動(dòng)存儲(chǔ)對(duì)比分析、惡劣天氣巡視、紅外精確測(cè)溫、后臺(tái)自動(dòng)存檔分析等功能，有效地提升了變電站巡檢效率和效益，減輕了基層班組一線員工的工作負(fù)擔(dān)。隨著變電站巡檢機(jī)器人持續(xù)深化應(yīng)用，對(duì)機(jī)器人的應(yīng)用又提出了一些更高的要求，主要表現(xiàn)在以下三方面：

第一，變電站智能巡檢機(jī)器人功能受到了限制，機(jī)器人只能在室外執(zhí)行巡檢任務(wù)，而且功能局限于紅外測(cè)溫儀和可見光攝像機(jī)的檢測(cè)，針對(duì)室內(nèi)電氣柜及開關(guān)柜設(shè)備的局放檢測(cè)只能依靠人工巡檢，還無法在機(jī)器人巡檢中實(shí)現(xiàn)；

第二，現(xiàn)有變電站內(nèi)的巡檢機(jī)器人導(dǎo)航方式主要依靠磁導(dǎo)航和激光導(dǎo)航，這兩種導(dǎo)航方式成本高，靈活性不足，對(duì)檢測(cè)環(huán)境也有一定的要求；

第三，智能機(jī)器人攜帶機(jī)械臂進(jìn)行作業(yè)，大多基于雙目視覺的伺服系統(tǒng)指導(dǎo)機(jī)械臂工作?；陔p目視覺伺服的機(jī)械臂系統(tǒng)由于受到設(shè)備定位精度、控制精度、機(jī)械誤差的影響，導(dǎo)致最終機(jī)械臂末端?？课恢门c實(shí)際檢測(cè)位置產(chǎn)生誤差，影響機(jī)械臂進(jìn)行作業(yè)的質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于多視覺系統(tǒng)的開關(guān)柜局部放電自動(dòng)檢測(cè)方法，本發(fā)明通過單目視覺設(shè)備及鋪設(shè)導(dǎo)航標(biāo)志的方法實(shí)現(xiàn)了智能機(jī)器人在開關(guān)柜站內(nèi)的自主運(yùn)動(dòng)，通過?？繕?biāo)識(shí)的識(shí)別令機(jī)器人?？吭陂_關(guān)柜的正前方，利用雙目視覺系統(tǒng)完成檢測(cè)目標(biāo)三維信息的計(jì)算，然后通過控制系統(tǒng)控制機(jī)械臂攜帶局放檢測(cè)設(shè)備到達(dá)檢測(cè)位置，再通過機(jī)械臂末端的單目視覺系統(tǒng)完成目標(biāo)位置的精確定位，最后指導(dǎo)機(jī)械臂完成相關(guān)局放檢測(cè)工作。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于多視覺系統(tǒng)的開關(guān)柜局部放電自動(dòng)檢測(cè)方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)開關(guān)站室內(nèi)鋪設(shè)的導(dǎo)航標(biāo)識(shí)，機(jī)器人沿導(dǎo)航線自主運(yùn)動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到?？繕?biāo)識(shí)后，機(jī)器人?？吭诖龣z測(cè)開關(guān)柜前；

(2)根據(jù)雙目視覺系統(tǒng)采集的目標(biāo)的形狀特征完成目標(biāo)定位，然后基于特征點(diǎn)匹配和視差原理完成圖像中相關(guān)點(diǎn)的三維坐標(biāo)計(jì)算；

(3)控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人機(jī)械臂末端攜帶局放檢測(cè)設(shè)備到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)位置，利用機(jī)械臂末端上設(shè)置的單目相機(jī)拍攝的圖像計(jì)算目標(biāo)區(qū)域的像素偏差，根據(jù)目標(biāo)的坐標(biāo)位置偏差進(jìn)行機(jī)械臂位置校正；

(4)不斷調(diào)整機(jī)器人機(jī)械臂末端位置，對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行不同方式的局部放電檢測(cè)。

所述步驟(1)中，導(dǎo)航線鋪設(shè)在開關(guān)柜一側(cè)，與開關(guān)柜柜面平行，在開關(guān)柜前設(shè)置有?？繕?biāo)識(shí)。

所述步驟(1)中，機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)航的具體步驟包括：

(1-1)對(duì)進(jìn)行導(dǎo)航的單目攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，確定其內(nèi)參與外參，對(duì)圖像進(jìn)行校正，通過在地平面上放置的標(biāo)定板圖像，獲得地平面上棋盤格圖像上四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)，同構(gòu)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，獲得地平面到圖像平面間的投影變換矩陣；

(1-2)根據(jù)投影變換矩陣將視覺導(dǎo)航攝像頭拍攝的圖像進(jìn)行透視變換，得到導(dǎo)航圖像的鳥瞰圖，將鳥瞰圖由RGB顏色模型轉(zhuǎn)變?yōu)镠SV顏色模型，將HSV顏色模型下的圖像各通道分離；

(1-3)對(duì)分離得到的色調(diào)通道進(jìn)行閾值分割，對(duì)得到的純度通道進(jìn)行連通區(qū)域檢測(cè)，確定導(dǎo)航線區(qū)域，根據(jù)導(dǎo)航線區(qū)域中線確定機(jī)器人的偏移距離和偏向角，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)航。

優(yōu)選的，所述步驟(1-1)中，具體方法為：

基于張正友平面標(biāo)定法利用黑白格標(biāo)定板進(jìn)行單目攝像機(jī)標(biāo)定，得到該相機(jī)的內(nèi)參和外參，根據(jù)標(biāo)定的參數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行校正，然后通過在地平面上放置的標(biāo)定板圖像，獲得地平面上棋盤格圖像上四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)，同時(shí)，在圖像平面上提取角點(diǎn)，并獲得與地平面上四個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角點(diǎn)在圖像空間中的坐標(biāo)值，通過四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲得地平面到圖像平面間的投影變換矩陣。

所述步驟(1-2)中，具體方法為：并將HSV顏色模型下的圖像各通道分離，分別得到圖像I的色調(diào)通道、純度通道和明度通道。

所述步驟(1-2)中，將圖像色調(diào)通道進(jìn)行閾值分割，得到分割后的圖像，對(duì)其進(jìn)行連通區(qū)域檢測(cè)，并計(jì)算檢測(cè)到各連通區(qū)域的面積、長(zhǎng)軸、短軸和/或連通區(qū)域偏向角θ信息，若這些參數(shù)信息滿足預(yù)設(shè)值，則判斷該連通區(qū)域?yàn)閷?dǎo)航線候選區(qū)域，在候選區(qū)域中選擇連通區(qū)域面積最大的一個(gè)作為導(dǎo)航線區(qū)域，該連通區(qū)域的中線作為導(dǎo)航線中線，計(jì)算該直線與圖像下邊緣的交點(diǎn)坐標(biāo)，則導(dǎo)航線相對(duì)于機(jī)器人的偏移距離，該連通區(qū)域的偏向角θ即為導(dǎo)航線偏角。

所述步驟(1-2)中，根據(jù)得到的偏移距離和導(dǎo)航向偏角，計(jì)算機(jī)器人左右輪的差速，得到機(jī)器人左右輪的速度。

所述步驟(1-3)中，將分離后的圖像純度通道和圖像明度通道相減，得到做差后的圖像I_DIV，根據(jù)導(dǎo)航向偏角對(duì)圖像I_DIV進(jìn)行偏角角度的翻轉(zhuǎn)計(jì)算，繼而進(jìn)行閾值分割，檢測(cè)連通區(qū)域，確定?？繕?biāo)識(shí)區(qū)域。

所述步驟(2)中，具體步驟包括：

(2-1)對(duì)左右兩攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，分別得到兩個(gè)攝像機(jī)的內(nèi)、外參數(shù)，再通過同一世界坐標(biāo)中的一組定標(biāo)點(diǎn)建立兩個(gè)攝像機(jī)之間的位置關(guān)系，同時(shí)建立了兩個(gè)相機(jī)圖像坐標(biāo)與世界坐標(biāo)的映射關(guān)系；

(2-2)根據(jù)標(biāo)定結(jié)果對(duì)左右兩幅圖像進(jìn)行圖像校正，然后采用基于亮度的自適應(yīng)的色彩飽和度調(diào)整方法對(duì)左右兩幅圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)操作，得到增強(qiáng)后的左右兩幅圖像；

(2-3)將左右兩幅圖像分離成R、G、B三個(gè)通道的圖像，分別做差后進(jìn)行閾值分割，利用Hough算法進(jìn)行直線檢測(cè)，保留滿足設(shè)定條件的矩形框；

(2-4)對(duì)增強(qiáng)后的左右兩幅圖像根據(jù)矩形框頂點(diǎn)坐標(biāo)信息進(jìn)行剪裁，得到數(shù)字標(biāo)識(shí)框區(qū)域，進(jìn)行匹配，得到同一物點(diǎn)在左右兩幅圖像中對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)圖像坐標(biāo)；

(2-5)確定基準(zhǔn)相機(jī)，確定數(shù)字標(biāo)示矩形框中心點(diǎn)在基準(zhǔn)相機(jī)圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，繼而得到世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

(2-6)根據(jù)得到的矩形框頂點(diǎn)坐標(biāo)信息，在閾值分割后的圖像中剪裁出數(shù)字標(biāo)示框區(qū)域的二值圖，利用印刷體數(shù)字識(shí)別算法對(duì)此圖像中的數(shù)字進(jìn)行識(shí)別，得到當(dāng)前開關(guān)柜的標(biāo)號(hào)。

所述步驟(2-3)中，具體方法為：在二值圖像中利用Hough算法進(jìn)行直線檢測(cè)，保留傾角近似為0°和90°的直線線段，保留有效線段，4條線段即為矩形的4條邊，該矩形即為開關(guān)柜中需要定位的數(shù)字標(biāo)識(shí)框。

其中近似為本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的相近角度，一般在[-10°,10°]。

所述步驟(2-4)中，具體方法為：根據(jù)得到的矩形框頂點(diǎn)坐標(biāo)信息，對(duì)增強(qiáng)后的左右兩幅圖像進(jìn)行剪裁得到數(shù)字標(biāo)識(shí)框區(qū)域，并將此區(qū)域作為感興趣區(qū)域進(jìn)行Harris角點(diǎn)檢測(cè)，然后對(duì)兩幅圖像提取出的角點(diǎn)采用不相似測(cè)度和相似測(cè)度來匹配角點(diǎn)，然后采用隨機(jī)采樣一致方法進(jìn)行精確匹配，得到同一物點(diǎn)在左右兩幅圖像中對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)圖像坐標(biāo)。

所述步驟(3)中，機(jī)械臂末端攜帶三種不同局放檢測(cè)設(shè)備對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行不同方式的局部放電檢測(cè)，分別為地電波檢測(cè)、特高頻檢測(cè)、超聲波檢測(cè)。

所述步驟(3)中，具體步驟包括：

(3-1)通過機(jī)械臂坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)化，確定數(shù)字標(biāo)示矩形框中心點(diǎn)在機(jī)械臂坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

(3-2)根據(jù)開關(guān)柜柜號(hào)及柜面各目標(biāo)區(qū)域?qū)?shù)字標(biāo)示矩形框中心點(diǎn)的相對(duì)位置先驗(yàn)信息，計(jì)算地電波檢測(cè)中心位置的三維坐標(biāo)，通過機(jī)械臂控制系統(tǒng)使得機(jī)械臂末端攜帶檢測(cè)儀器到達(dá)該中心位置，完成地電波局放檢測(cè)任務(wù)；

(3-3)使機(jī)械臂末端攜帶檢測(cè)儀器到達(dá)特高頻檢測(cè)區(qū)域的中心位置，拍攝圖像，對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行彩色圖像分割得到二值圖像，通過連通區(qū)域檢測(cè)算法得到二值圖像的連通區(qū)域，確定目標(biāo)區(qū)域，確定目標(biāo)區(qū)域和拍攝區(qū)域的偏差，進(jìn)行調(diào)整。

所述步驟(3)中，機(jī)械臂攜帶超聲波局放檢測(cè)儀器進(jìn)行局部放電檢測(cè)的路徑規(guī)劃方法具體為：首先令機(jī)械臂末端到達(dá)超聲波檢測(cè)起始點(diǎn)位置，打開安裝在機(jī)械臂末端的單目相機(jī)，拍攝得到圖像I_c，對(duì)圖像I_c采用sobel算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)。

進(jìn)一步的，當(dāng)機(jī)械臂末端沿x軸方向縫隙進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)水平方向的邊緣，得到柜體縫隙在圖像中的豎直方向的坐標(biāo)，根據(jù)其進(jìn)行機(jī)械臂末端運(yùn)動(dòng)方向的調(diào)整；當(dāng)機(jī)械臂末端沿y軸縫隙進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)垂直方向的邊緣，得到柜體縫隙在圖像中水平方向的坐標(biāo)，根據(jù)其進(jìn)行機(jī)械臂末端運(yùn)動(dòng)方向的調(diào)整。

一種應(yīng)用于上述方法的視覺系統(tǒng)，包括安裝在機(jī)器人前端的單目視覺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人室內(nèi)的視覺導(dǎo)航；安裝在機(jī)器人側(cè)部的雙目視覺伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)局放檢測(cè)目標(biāo)位置的三維坐標(biāo)計(jì)算；安裝在機(jī)械臂末端的單目視覺伺服系統(tǒng)，視角與機(jī)械臂末端連桿方向平行，該視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)局放檢測(cè)目標(biāo)位置的三維坐標(biāo)精確計(jì)算。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明提出了一種基于多視覺系統(tǒng)的開關(guān)柜局部放電自動(dòng)檢測(cè)方法，取代人工檢測(cè)方法，減輕了電力一線員工的工作負(fù)擔(dān)；

(2)在室內(nèi)鋪設(shè)導(dǎo)航標(biāo)識(shí)，采用視覺導(dǎo)航算法實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人在開關(guān)站內(nèi)的自主運(yùn)動(dòng)，降低了智能機(jī)器人的成本；

(3)采用雙目視覺系統(tǒng)與單目視覺系統(tǒng)結(jié)合的目標(biāo)定位方法，實(shí)現(xiàn)局放檢測(cè)目標(biāo)的精確定位，減少單一視覺系統(tǒng)定位造成的誤差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的算法流程圖；

圖2為一組待檢測(cè)的開關(guān)柜圖像；

圖3為開關(guān)柜超聲波檢測(cè)機(jī)械臂末端運(yùn)動(dòng)規(guī)劃路徑示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，一種多視覺系統(tǒng)的開關(guān)柜局部放電自動(dòng)檢測(cè)方法，所需視覺系統(tǒng)設(shè)備為：

安裝在機(jī)器人前端的單目視覺系統(tǒng)，安裝高度40cm至50cm，俯角為40°至70°，該單目視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人室內(nèi)的視覺導(dǎo)航功能；安裝在機(jī)器人側(cè)部的雙目視覺伺服系統(tǒng)，安裝高度70cm至90cm，仰角為45°至60°，該視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)局放檢測(cè)目標(biāo)位置的三維坐標(biāo)計(jì)算；安裝在機(jī)械臂末端的單目視覺伺服系統(tǒng)，視角與機(jī)械臂末端連桿方向平行，該視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)局放檢測(cè)目標(biāo)位置的三維坐標(biāo)精確計(jì)算。

一種多視覺系統(tǒng)的開關(guān)柜局部放電自動(dòng)檢測(cè)方法，步驟為：

步驟(1)：根據(jù)開關(guān)站室內(nèi)鋪設(shè)的導(dǎo)航標(biāo)識(shí)，機(jī)器人沿導(dǎo)航線自主運(yùn)動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到停靠標(biāo)識(shí)后，機(jī)器人?？吭诖龣z測(cè)開關(guān)柜前；

步驟(2)：機(jī)器人?？亢螅蜷_雙目相機(jī)，根據(jù)圖像中檢測(cè)目標(biāo)的形狀特征完成目標(biāo)定位，然后基于特征點(diǎn)匹配和視差原理完成圖像中相關(guān)點(diǎn)的三維坐標(biāo)計(jì)算；

步驟(3)：通過控制系統(tǒng)控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械臂末端攜帶局放檢測(cè)設(shè)備到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)位置，利用機(jī)械臂末端單目相機(jī)拍攝的圖像計(jì)算目標(biāo)區(qū)域的像素偏差，根據(jù)目標(biāo)的坐標(biāo)位置偏差進(jìn)行機(jī)械臂末端校正；

所述步驟(1)中，導(dǎo)航線為鋪設(shè)在開關(guān)柜一側(cè)的黃色直線，導(dǎo)航線與開關(guān)柜柜面平行，寬度為10cm，導(dǎo)航線與開關(guān)柜之間的垂直距離為80cm，在開關(guān)柜前導(dǎo)航線上設(shè)置?？繕?biāo)識(shí)，?？繕?biāo)識(shí)為紅色正方形，邊長(zhǎng)為10cm。視覺導(dǎo)航算法的具體步驟為：

步驟(1-1)：基于張正友平面標(biāo)定法利用19×13的黑白格標(biāo)定板進(jìn)行單目攝像機(jī)標(biāo)定，得到該相機(jī)的內(nèi)參和外參，根據(jù)標(biāo)定的參數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行校正。然后通過在地平面上放置的標(biāo)定板圖像，獲得地平面上棋盤格圖像上四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)。同時(shí)，在圖像平面上提取角點(diǎn)，并獲得與地平面上四個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角點(diǎn)在圖像空間中的坐標(biāo)值，通過四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲得地平面到圖像平面間的投影變換矩陣H；

步驟(1-2)：根據(jù)投影變換矩陣H將視覺導(dǎo)航攝像頭拍攝的圖像進(jìn)行透視變換，得到導(dǎo)航圖像的鳥瞰圖I，從而消除導(dǎo)航線不在視野中線時(shí)的圖像畸變誤差；

步驟(1-3)：將圖像I由RGB顏色模型轉(zhuǎn)變?yōu)镠SV顏色模型，并將HSV顏色模型下的圖像各通道分離，分別得到圖像I的色調(diào)通道I_H，純度通道I_S，明度通道I_V；

步驟(1-4)：將圖像I_H進(jìn)行閾值分割，圖像中像素值小于閾值60，大于閾值30的像素點(diǎn)值設(shè)為255，其余像素點(diǎn)值為0，得到分割后的圖像I_Seg。對(duì)I_Seg進(jìn)行連通區(qū)域檢測(cè)，并計(jì)算檢測(cè)到各連通區(qū)域的面積area、長(zhǎng)軸major_length、短軸minjor_length、連通區(qū)域偏向角θ等信息，令長(zhǎng)軸與短軸間的比例系數(shù)為bio_1，若滿足bio_1>2，area>400，則判斷該聯(lián)通區(qū)域?yàn)閷?dǎo)航線候選區(qū)域。最后在候選區(qū)域中選擇連通區(qū)域面積最大的一個(gè)作為導(dǎo)航線區(qū)域，該連通區(qū)域的中線作為導(dǎo)航線中線，計(jì)算該直線與圖像下邊緣的交點(diǎn)坐標(biāo)為(x_intersection，y_intersection)，則導(dǎo)航線相對(duì)于機(jī)器人的偏移距離s＝width/2-y_intersection，該連通區(qū)域的偏向角θ即為導(dǎo)航線偏角。

步驟(1-5)：根據(jù)步驟(1-4)中得到的s和θ，計(jì)算機(jī)器人左右輪的差速△v，計(jì)算公式為

Δv＝K_SS+K_θθ

這里K_S和K_θ為相對(duì)于偏移距離和偏向角的控制參數(shù)，兩個(gè)參數(shù)通過實(shí)驗(yàn)獲得，其中K_S＝0.037，K_θ＝0.215。根據(jù)差速△v計(jì)算得到機(jī)器人左右輪的速度，左輪速度v_left和右輪速度v_right分別為：

v_right＝V+Δv,v_left＝V-Δv

其中，V為基礎(chǔ)速度，設(shè)為20cm/s。

步驟(1-6)：將步驟(1-3)中分離的圖像通道I_S與I_V相減，得到做差后的圖像I_DIV，根據(jù)步驟(1-4)的偏向角θ對(duì)圖像I_DIV進(jìn)行角度θ的翻轉(zhuǎn)計(jì)算，導(dǎo)航線在該翻轉(zhuǎn)圖像中理論上應(yīng)該是豎直方向。對(duì)該圖像進(jìn)行閾值分割，閾值設(shè)置為80，得到二值圖像。對(duì)該二值圖像進(jìn)行連通區(qū)域檢測(cè)，并計(jì)算檢測(cè)出連通區(qū)域的面積area、長(zhǎng)軸major_length、短軸minjor_length、連通區(qū)域質(zhì)心(x_centroid，y_centroid)等信息。令長(zhǎng)軸與短軸的比例系數(shù)為bio_2，若滿足0.8≤bio_2≤1.2且100≤area≤500，則該區(qū)域即為?？繕?biāo)識(shí)區(qū)域，機(jī)器人距離?？奎c(diǎn)的像素距離為S_stop＝height-y_centroid，其中height為圖像的像素高度。當(dāng)S_stop<height/2時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)送指令使得機(jī)器人低速向前方運(yùn)動(dòng)0.3m后停止，此時(shí)機(jī)器人底盤中心位置在豎直方向正好對(duì)應(yīng)于?？繕?biāo)識(shí)中心。

所述步驟(2)中，檢測(cè)機(jī)器人停靠在開關(guān)柜前，打開安裝在機(jī)器人上的雙目相機(jī)，獲得左右目圖像，雙目相機(jī)定位算法的具體步驟為：

步驟(2-1)：采用張正友相機(jī)標(biāo)定法分別對(duì)左右兩攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，分別得到兩個(gè)攝像機(jī)的內(nèi)、外參數(shù)，再通過同一世界坐標(biāo)中的一組定標(biāo)點(diǎn)建立兩個(gè)攝像機(jī)之間的位置關(guān)系，同時(shí)建立了兩個(gè)相機(jī)圖像坐標(biāo)與世界坐標(biāo)的映射關(guān)系；

步驟(2-2)：雙目圖像采集到的左右兩幅圖像均為RGB圖像，根據(jù)步驟(2-1)中相機(jī)標(biāo)定的結(jié)果對(duì)左右兩幅圖像進(jìn)行圖像校正，然后采用基于亮度的自適應(yīng)的色彩飽和度調(diào)整方法對(duì)左右兩幅圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)操作，得到增強(qiáng)后的左右兩幅圖像I_left和I_right。

步驟(2-3)：將RGB圖像分離成R、G、B三個(gè)通道的圖像，分別記為I_R、I_G、I_B，取其中I_R和I_B進(jìn)行做差運(yùn)算，對(duì)于圖像I_left和I_right操作分別得到做差后的圖像I_DIV_LEFT和I_DIV_RIGHT。

步驟(2-4)：將圖像I_DIV_LEFT和I_DIV_RIGHT分別進(jìn)行閾值分割，得到分割后的圖像I_SEG_LEFT和I_SEG_LEFT，分割算法中閾值設(shè)定為120，像素值大于120的像素點(diǎn)像素值設(shè)定為255，小于120的設(shè)定為0。在二值圖像中利用Hough算法進(jìn)行直線檢測(cè)，保留傾角近似為0°和90°的直線線段，計(jì)算每個(gè)線段的長(zhǎng)度，設(shè)定線段長(zhǎng)度閾值20，去除噪聲線段的影響。對(duì)于傾角近似為0°的線段，計(jì)算每?jī)蓷l線段間的距離dis_h，保留滿足條件10≤dis_h≤90的線段，計(jì)算兩線段之間中心點(diǎn)坐標(biāo)(x_h,y_h)；對(duì)于傾角近似為90°的線段，計(jì)算每?jī)蓷l線段間的距離dis_v，保留滿足條件20≤dis_v≤120的線段，計(jì)算兩線段之間中心點(diǎn)坐標(biāo)(x_v,y_v)。找到滿足點(diǎn)(x_h,y_h)與(x_v,y_v)間歐式距離小于5的中心點(diǎn)，與其對(duì)應(yīng)的4條線段即為矩形的4條邊，該矩形即為開關(guān)柜中需要定位的數(shù)字標(biāo)識(shí)框(圖2中國的R4所示)，記錄矩形4個(gè)頂點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，分別為左上點(diǎn)A(x₁,y₁)、右上點(diǎn)B(x₂,y₂)、右下點(diǎn)C(x₃,y₃)、左下點(diǎn)D(x₄,y₄)。

步驟(2-5)：由步驟(2-4)得到的矩形框頂點(diǎn)坐標(biāo)信息，對(duì)圖像I_left和I_right進(jìn)行剪裁得到數(shù)字標(biāo)識(shí)框區(qū)域，并將此區(qū)域作為感興趣區(qū)域進(jìn)行Harris角點(diǎn)檢測(cè)，然后對(duì)兩幅圖像提取出的角點(diǎn)采用不相似測(cè)度SSD(Sum of Square Differences)和相似測(cè)度NCC(Normalized Cross Correlation)來匹配角點(diǎn)，然后采用隨機(jī)采樣一致方法RANSAC(RANdom Sample Consensus)進(jìn)行精確匹配，得到同一物點(diǎn)在左右兩幅圖像中對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)圖像坐標(biāo)。

步驟(2-6)：以左目相機(jī)為基準(zhǔn)相機(jī)，利用步驟(2-5)匹配的角點(diǎn)信息和步驟(2-4)矩形框頂點(diǎn)的坐標(biāo)信息，得到四個(gè)頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)分別為左上點(diǎn)A₃(x_A3,y_A3,z_A3)、右上點(diǎn)B₃(x_B3,y_B3,z_B3)、右下點(diǎn)C₃(x_C3,y_C3,z_C3)、左下點(diǎn)D₃(x_D3,y_D3,z_D3)。，計(jì)算數(shù)字標(biāo)示矩形框中心點(diǎn)在左目圖像坐標(biāo)系下P_center坐標(biāo)，最終得到P_center在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)(X_P，Y_P，Z_P)，計(jì)算公式為：

$X_P=\frac{X_{A3}+X_{B3}+X_{C3}+X_{D3}}{4}$

$Y_P=\frac{Y_{A3}+Y_{B3}+Y_{C3}+Y_{D3}}{4}$

$Z_P=\frac{Z_{A3}+Z_{B3}+Z_{C3}+Z_{D3}}{4}$

步驟(2-7)：由步驟(2-4)得到的矩形框頂點(diǎn)坐標(biāo)信息，在圖像I_SEG_LEFT中剪裁出數(shù)字標(biāo)示框區(qū)域的二值圖像I_ROI，利用印刷體數(shù)字識(shí)別算法對(duì)此圖像中的數(shù)字進(jìn)行識(shí)別，得到當(dāng)前開關(guān)柜的標(biāo)號(hào)。

所述步驟(3)中機(jī)械臂末端攜帶三種不同局放檢測(cè)設(shè)備對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行不同方式的局部放電檢測(cè)，分別為地電波檢測(cè)、特高頻檢測(cè)、超聲波檢測(cè)，其中地電波檢測(cè)需將對(duì)應(yīng)檢測(cè)傳感器放在開關(guān)柜區(qū)域R1處，特高頻檢測(cè)需將對(duì)應(yīng)檢測(cè)傳感器放在開關(guān)柜區(qū)域R2處，超聲波檢測(cè)需機(jī)械臂末端攜帶對(duì)應(yīng)檢測(cè)傳感器沿開關(guān)柜縫隙邊緣移動(dòng)檢測(cè)R3。

根據(jù)單目視覺系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)精確定位的具體步驟為：

步驟(3-1)：通過機(jī)械臂坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)化，確定P_center在機(jī)械臂坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

步驟(3-2)：根據(jù)步驟(2-7)識(shí)別的開關(guān)柜柜號(hào)及柜面各目標(biāo)區(qū)域相對(duì)于點(diǎn)P_center的相對(duì)位置先驗(yàn)信息，計(jì)算得到區(qū)域R1中心位置P_w的三維坐標(biāo)，通過機(jī)械臂控制系統(tǒng)使得機(jī)械臂末端攜帶檢測(cè)儀器到達(dá)位置P_w，完成地電波局放檢測(cè)任務(wù)，由于地電波檢測(cè)方式對(duì)傳感器放置位置精度要求不高，該項(xiàng)檢測(cè)不需要通過隨臂單目相機(jī)進(jìn)行位置校正；

步驟(3-3)：利用P_center三維坐標(biāo)和柜體先驗(yàn)信息計(jì)算區(qū)域R2中心位置P_u的三維坐標(biāo)，通過機(jī)械臂控制系統(tǒng)使機(jī)械臂末端攜帶檢測(cè)儀器到達(dá)位置P_u，打開安裝在機(jī)械臂末端的單目相機(jī)，拍攝得到圖像I_u，對(duì)圖像I_u進(jìn)行彩色圖像分割得到二值圖像，即三通道像素值全部小于閾值25的像素點(diǎn)灰度設(shè)置為255，其余點(diǎn)設(shè)置為0。通過連通區(qū)域檢測(cè)算法得到二值圖像的連通區(qū)域，并計(jì)算檢測(cè)出每個(gè)連通區(qū)域的面積area_w、長(zhǎng)軸和短軸之比bio_3、質(zhì)心P_w的坐標(biāo)(X_{P_w}，Y_{P_w})，當(dāng)連通區(qū)域滿足area≥200，1.2≤bio_3≤1.5時(shí)，該連通區(qū)域即為特高頻局放檢測(cè)儀檢測(cè)的目標(biāo)區(qū)域。通過計(jì)算(X_{P_w}，Y_{P_w})與R2區(qū)域中心在圖像中理論坐標(biāo)位置(X_{P_p}，Y_{P_p})的偏差，進(jìn)行機(jī)械臂末端位置的精確調(diào)整。

步驟(3-4)：機(jī)械臂攜帶超聲波局放檢測(cè)儀器進(jìn)行局部放電檢測(cè)的路徑規(guī)劃如圖3所示，首先令機(jī)械臂末端到達(dá)超聲波檢測(cè)起始點(diǎn)位置，打開安裝在機(jī)械臂末端的單目相機(jī)，拍攝得到圖像I_c，對(duì)圖像I_c采用sobel算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)。當(dāng)機(jī)械臂末端沿x軸方向縫隙進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)水平方向的邊緣，得到柜體縫隙在圖像中的豎直方向的坐標(biāo)y_edge，若滿足220≤y_edge≤260，則保持機(jī)械臂末端沿當(dāng)前豎直方向進(jìn)行移動(dòng)，若y_edge≥260，則控制機(jī)械臂末端在豎直方向進(jìn)行向上微調(diào)，根據(jù)邊緣位置實(shí)時(shí)反饋，直到滿足220≤y_edge≤260。若y_edge≤240，則控制機(jī)械臂末端在豎直方向進(jìn)行向下微調(diào)，根據(jù)邊緣位置實(shí)時(shí)反饋，直到滿足220≤y_edge≤260。當(dāng)機(jī)械臂末端沿y軸縫隙進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)垂直方向的邊緣，得到柜體縫隙在圖像中水平方向的坐標(biāo)x_edge，若滿足300≤x_edge≤340，則保持機(jī)械臂末端沿當(dāng)前水平方向進(jìn)行移動(dòng)，若x_edge≥340，則控制機(jī)械臂末端在水平方向進(jìn)行向右進(jìn)行微調(diào)，根據(jù)圖像中邊緣位置的實(shí)時(shí)反饋，直到滿足條件300≤x_edge≤340。若x_edge≤300，則控制機(jī)械臂末端在水平方向向左微調(diào)，根據(jù)圖像中邊緣位置的實(shí)時(shí)反饋，直到滿足條件300≤x_edge≤340。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。