高压输电线路异物自动清除飞行器及其自动清除方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114115321A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111522734.2(22)申请日2021.12.13(71)申请人盐城工学院地址224051江苏省盐城市希望大道中路1号(72)发明人王林陈勇韦雅琪何子俊王全周李家恒(74)专利代理机构南京业腾知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32321代理人周姗姗(51)Int.Cl.G05D1/08(2006.01)G05D1/10(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称高压输电线路异物自动清除飞行器及其自动清除方法(57)摘要本发明公开一种高压输电线路异物自动清除飞行器，包括：飞行器主体，所述飞行器主体上设置有双目相机、激光雷达以及异物清除装置；图像处理模块，用于根据所述双目相机拍摄的图像通过训练好的三阶堆叠宽度学习系统识别并定位出高压输电线路中异物的位置，同时与飞行控制系统建立通讯；路径规划模块，用于根据所述的激光雷达产生的点云数据进行输电线路航线自动规划；飞行控制系统，用于飞行姿态的解算。本发明解决了飞行器在高压输电线路不同场景下识别异物不准确的问题，提供了一个鲁棒性强且时效性好的高压输电线路异物图像识别模块，使飞行器能快速有效地识别异物并清除，从而提高了高压输电线路巡检的效率。CN114115321ACN114115321A权利要求书1/1页1.一种高压输电线路异物自动清除飞行器，其特征在于，包括：飞行器主体，所述飞行器主体上设置有双目相机、激光雷达以及异物清除装置；图像处理模块，用于根据所述双目相机拍摄的图像通过训练好的三阶堆叠宽度学习系统识别并定位出高压输电线路中异物的位置，同时与飞行控制系统建立通讯；路径规划模块，用于根据所述的激光雷达产生的点云数据进行输电线路航线自动规划；飞行控制系统，用于飞行姿态的解算，并根据图像处理模块传输的数据控制飞行器主体靠近目标物，由异物清除装置清除异物。2.根据权利要求1所述的高压输电线路异物自动清除飞行器，其特征在于，双目相机拍摄的图像通过训练好的三阶堆叠宽度学习系统识别并定位出高压输电线路中异物的位置的具体方法为：将图像输入m组依次级联的特征映射器，计算得到映射矩阵Mi；继而将m组映射矩阵Mi输入n组依次级联的特征增强器，通过激活函数计算得到增强矩阵Nj；继而将映射矩阵M与增强矩阵合并得到A＝[M|N],训练数据的标签Y已知，由W＝A‑1Y计算得到权重W，以上作为三阶堆叠宽度学习系统的一阶,即一个宽度学习模块；继而将上一阶宽度学习模块的输出作为下一阶宽度学习模块的输入，最后将每一阶宽度学习模块的输出相加即为最终输出。3.根据权利要求2所述的高压输电线路异物自动清除飞行器，其特征在于，所述三阶堆叠宽度学习系统在做算法训练过程中，基于三阶堆叠宽度学习系统，将完整清晰异物图片以及缺陷异物图片融合到一起做训练。4.根据权利要求1所述的高压输电线路异物自动清除飞行器，其特征在于，所述异物清除装置包括机械爪、机械剪钳和/或激光发射装置，用于不同场景下进行异物清除。5.一种利用权利要求1所述的飞行器进行高压输电线路异物自动清除的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)通过飞行器主体的激光雷达扫描输电线路包括杆塔和电力线，建立输电线路三维模型并记录，开始沿着电力线巡检；(2)巡检过程中，将飞行器主体的双目相机拍摄的图像输入三阶堆叠宽度学习系统，将图像分类为电力线和杆塔两个类别；若为电力线类则进入电力线任务，若为杆塔类则进入杆塔任务；其中，电力线任务:飞行器沿着激光雷达建立模型未记录的方向，通过飞行控制系统控制巡航，同时双目相机拍摄的图像通过三阶堆叠宽度学习系统识别是否有异物，若识别到异物则进入清除任务；杆塔任务:判断飞行器识别到杆塔，飞行控制系统控制飞行器对杆塔进行上下巡检，巡检完后飞行控制系统控制飞行器沿着激光雷达建立模型未记录的方向重新进入电力线巡检，同时双目相机拍摄的图像通过三阶堆叠宽度学习系统识别是否有异物，若识别到异物则进入清除任务；(3)清除任务：飞行器识别到异物，飞行控制系统控制飞行器主体靠近目标物，并通过异物清除装置搭载的相应器械进行清除任务；(4)结束清除任务后，飞行器继续巡检，重复步骤(1)～(3)。2CN114115321A说明书1/5页高压输电线路异物自动清除飞行器及其自动清除方法技术领域[0001]本发明涉及飞行器图像处理领域，尤其是一种基于飞行器图像处理的高压输电线路异物自动检测与清除方法。背景技术[0002]近年来，随着飞行机器人行业的快速发展，飞行机器人的性能得到了巨大的提升，其飞行姿态稳定程度达到工业级应用的要求。特别是四旋翼飞行器由于其姿态控制稳定，操作简便，机动性强，携带便捷的优点已运用