基于运动恢复结构的隧道电缆在线跟踪方法

摘要

随着社会的发展，隧道电缆已成为输送电力的重要媒介。由于隧道内经常发生一些妨害人身安全的隧道电缆事故，因此使用智能机器人代替人工进行电缆巡检与维护成为一种必然趋势。这就要求机器人能快速、及时排查电缆事故，其前提条件就是完成对电缆线的在线跟踪。
　　针对上述问题，本文提出了一种基于运动恢复结构的隧道电缆在线跟踪方法。本文的研究内容主要有三方面:
　　首先，介绍隧道电缆在线跟踪环境下的特征提取方法。通过对比各算法的适用条件，分别阐述梯度边缘算法、AB算法、LSD算法在电缆跟踪环境下的局限性;分析SURF算法的实现过程和在隧道电缆跟踪环境下的优势，并确定SURF算法为特征提取的方法。
　　其次，介绍基于运动恢复结构的电缆在线跟踪算法，以立体视觉成像原理为理论，以归一化八点算法求得旋转平移矩阵为目标，以投影和反投影变化为实现手段进行隧道电缆线的位姿估计。
　　最后，建立参考模板信息的更新策略以及跟踪目标快速定位方法，阐述参考模板在实现电缆在线跟踪的重要作用。实验结果表明本文所提的基于运动恢复结构在线跟踪算法能够有效、准确跟踪隧道电缆线，具有较强的工程应用价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 电缆隧道环境

1．3 电缆隧道监控模式

1．4 目标跟踪算法在国内外研究现状

1．4．1 国外目标跟踪算法研究现状

1．4．2 国内目标跟踪算法研究现状

1．5 本文研究内容

1．5．1 本文研究内容

1．5．2 课题来源

第2章 基于隧道电缆在线跟踪环境下的特征提取

2．1 梯度边缘检测算法在隧道电缆跟踪环境下的分析

2．2 AB算法在隧道电缆跟踪环境下的局限性

2．2．1 AB算法优势分析

2．2．2 AB算法在隧道电缆跟踪环境下的局限性

2．3 改进LSD算法在隧道电缆跟踪环境下的局限性

2．4 兴趣点特征提取在隧道电缆跟踪环境下的应用

2．4．1 兴趣点特征提取算法介绍

2．4．2 SURF算法在隧道电缆跟踪环境下的优势

2．5 本章小结

第3章 基于运动恢复结构的线缆位姿估计

3．1 基于运动恢复结构的基本原理

3．1．1 基于运动恢复结构的几何成像

3．1．2 基于运动恢复结构的旋转和位移

3．2 基于运动恢复结构的位姿估计

3．2．1 对极几何和基本矩阵

3．2．2 基于运动恢复结构的线性算法

3．3 基于运动恢复结构的投影变换

3．4 本章小结

第4章 模板与蒙板在电缆跟踪算法中的应用

4．1 模板在电缆跟踪算法中的重要作用

4．1．1 模板的建立

4．1．2 模板的更新策略

4．1．3 意义

4．2 蒙板在电缆跟踪算法中的重要作用

4．2．1 蒙板的建立

4．2．2 蒙板的投影

4．2．3 蒙板的意义和其更新策略

4．3 本章小结

第5章 对比实验及结果分析

5．1 基于隧道电缆跟踪环境下的特征实验结果及分析

5．1．1 梯度边缘检测算法在电缆跟踪环境下的局限性

5．1．2 AB算法和改进LSD算法在电缆跟踪环境下的局限性

5．1．3 基于兴趣点的图像特征检测实验结果

5．2 基于运动恢复算法的实验结果及分析

5．2．1 第一组 在线跟踪结果的准确性

5．2．2 第二组 最佳的蒙板更新间隔

5．2．3 第三组 鲁棒性

5．3 本章小结

第6章 总结和展望

6．1 本文主要工作总结

6．2 未来展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢