一种基于无人机的电力线巡检控制方法

技术特征：
1.一种基于无人机的电力线巡检控制方法，其特征在于：无人机接收云服务器发送来的从a地到b地的电力线巡检任务，执行电力线巡检任务沿巡检路径飞行；在实时飞行过程中，通过单目摄像头获取巡检路径上的电力线图像，并实时进行图像处理获得无人机对电力线循迹的巡线方向和航向偏差，根据图像获取的巡线方向和航向偏差对无人机进行飞行控制修正，实现电力线巡检飞行。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的电力线巡检控制方法，其特征在于：所述图像处理对单目摄像头实时获取的电力线图像视频数据进行图像预处理获得二值化图像，对预处理后的二值化图像再进行电力线检测的处理，获取巡线方向和航向偏差进而控制飞行。3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的电力线巡检控制方法，其特征在于：所述的预处理按照以下过程进行：s1、将电力线图像按水平方向等分成四个竖直条形的矩形区域，取中间的两个矩形区域为roi区域；s2、对获取的roi区域进行加权平均的灰度化算法，在每个像素点(m,n)上加权计算获得加权像素值f(m,n)，其中：f(m，n)＝0.28*r(m,n) 0.6*g(m,n) 0.12b(m,n)式中，r(m,n)、g(m,n)、b(m,n)分别为计算前图像在像素点(m,n)上红色、绿色、蓝色通道对应的像素值，m,n分别表示个像素点的横纵坐标；s3、对每个像素点(m,n)的加权像素值f(m,n)再按照以下公式进行高斯滤波之后获得灰度值g(m,n)，其中：式中，s为图像标准差，e表示自然常数；s4、对每个像素点的灰度值g(m,n)用sobel算子处理得到像素点在图像横纵x与y方向上的梯度值g
x
(m,n)和g
y
(m,n)；s5、根据像素点在图像横纵x与y方向上的梯度值g
x
(m,n)和g
y
(m,n)通过以下公式计算像素点的梯度强度值g(m,n)和梯度方向角θ：g(m，n)＝|g
x
(m，n)f
x
|然后使用像素点的梯度强度值g(m,n)和梯度方向角q输入canny边缘检测算法中进行canny边缘检测完成图像预处理，获得图像中的具有边缘区域的二值化图像。4.根据权利要求2所述的一种基于无人机的电力线巡检控制方法，其特征在于：所述的电力线检测的处理按照以下过程进行：1)对预处理获得的二值化图像通过高斯采样缩小至原来图像尺寸的80％，然后计算图像上每个像素点的x方向梯度值g
x
(x,y)和y方向梯度值g
y
(x,y)，其中：
式中，i(x,y)为像素点(x,y)的灰度值；2)再根据像素点的x方向梯度值g
x
(x,y)和y方向梯度值g
y
(x,y)按照以下的公式计算每个像素点的梯度强度值g(x，y)和梯度角θ(x，y)：g(x，y)＝0.75(|g
x
(x,y)] |g
y
(x，y)|)2)利用梯度强度值g(x，y)和梯度角θ(x，y)依次进行区域增长和矩形拟合获得电力线区域，对电力线区域经kalman滤波后输出获得实时的多条电力线及每条电力线的像素点坐标信息；3)当前时刻实时计算求取每条电力线的斜率，求取各条电力线的斜率的平均斜率值l(t)，以平均斜率值l(t)作为当前时刻拟合的巡线方向，以l(t-1)为前一时刻拟合的巡线方向，在角度差值阈值ε0限制下，根据前后时刻的巡线方向按照以下公式计算获得修正的当前时刻平均斜率值l：式中，ε为当前时刻拟合的巡线方向与前一时刻拟合的巡线方向的角度差值，a表示角度差值阈值ε0对应的权值，a取值范围为(0,1)，t表示时刻；同时，通过修正的当前时刻平均斜率值l计算需要无人机调整的航向偏差角∠β为：∠β＝π-arctan-1
l。5.根据权利要求4所述的一种基于无人机的电力线巡检控制方法，其特征在于：通过使用模糊控制算法，实时输入航向偏差角∠β来控制无人机巡线飞行调整航向角度，通过修正的当前时刻平均斜率值l实时输入无人机按照当前时刻的平均斜率值l(t)对应的巡线方向飞行。

技术总结
本发明公开了一种基于无人机的电力线巡检控制方法。无人机接收云服务器发送来的从A地到B地的电力线巡检任务，执行电力线巡检任务沿巡检路径飞行；在实时飞行过程中，通过单目摄像头获取巡检路径上的电力线图像，并实时对单目摄像头实时获取的电力线图像视频数据进行图像预处理获得二值化图像，对预处理后的二值化图像再进行电力线检测的处理，获取巡线方向和航向偏差进而控制飞行，根据巡线方向和航向偏差对无人机进行飞行控制修正，实现电力线巡检飞行。本发明能够实现无人机异地起降，远程控制无人机进行电力线的巡检，减少了作业半径，提高了巡检的效率，降低了人力资源的使用。用。用。


技术研发人员：李易平 郑恩辉
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2022.05.09
技术公布日：2022/7/15