变电站智能巡检机器人高压隔离开关状态自动识别系统

摘要

本文着眼智能电网发展趋势，分析了变电站智能巡检机器人在程序化操作方面的应用，结合当前机器人自动识别高压隔离开关分合状态面临的困难，提出了使用基于局部特征的物体识别算法，实现倒闸操作过程中，高压隔离开关状态匹配识别。
　　携带可见光摄像头的智能巡检机器人，根据基站层发布的指令通过磁轨迹或GPS智能巡迹导航至目标设备，调整云台角度抓取隔离开关照片后，对其进行分合状态分析识别。这个过程中，会出现拍摄目标尺度变化、视角平移或旋转等问题，加之室外变电站设备背景复杂、易受到天气影响，会给隔离开关照片带来噪声干扰和光照变化，给匹配识别带来了挑战。
　　本文首先提出了基于SIFT关键点检测的新型信息量直方图的构造，不同于传统直方图，该直方图能够实现像素灰度级承载的信息量和其重要性的高度匹配。该直方图应用于图像增强时，可以有效降低背景干扰、凸显图像细节。在对隔离开关照片进行预处理时，对于图片光照影响和噪声干扰，具有明显的改善。
　　对于经过增强的高压隔离开关图像，本文使用了基于SIFT关键点匹配分析自动识别算法，该算法能够有效克服尺度、平移和旋转对于目标识别匹配的影响，具有良好的适应性。为了实现状态自动识别，文中为高压隔离开关选定分闸状态模板图和合闸状态模板图，将实时图与模板图进行关键点匹配，设置匹配阈值，实现分合判断。在SIFT关键点匹配分析实验过程中，模板图的选择对于匹配的准确率和效率影响较大，经过实验对于分析，选用了目标局部图像模板图，识别正确率达99.75％，识别效率较高。

目录

声明

第 1 章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2电力系统智能巡检机器人研究现状

1.3物体识别的研究现状

1.4图像增强技术研究现状

1.5变电站高压隔离开关状态自动识别面临困难

1.6本文研究内容

第 2 章 智能巡检机器人系统介绍

2.1智能巡检机器人系统架构

2.2智能巡检机器人系统的硬件构成

2.3智能巡检机器人系统的软件设计

2.4智能巡检机器人导航系统介绍

2.5本章小结

第 3 章 新型信息量直方图在高压隔离开关图像增强中的应用研究

3.1引言

3.2传统直方图图像数据描述的缺陷

3.3基于SIFT关键点检测的新型信息量直方图构造方法

3.4基于新型信息量直方图构造的图像增强算法

3.5实验结果与对比分析

3.6本章小结

第 4 章 基于SIFT关键点匹配分析的高压隔离开关状态自动识别研究

4.1引言

4.2基于SIFT关键点匹配分析的目标识别原理

4.3算法描述

4.4实验结果与分析

4.5本章小结

第 5 章 总结与展望

5.1本论文工作的总结

5.2进一步的研究方向

参考文献

附录

致谢