本申请涉及电力施工技术领域，特别涉及一种验电挂地线机器人视觉定位系统。
背景技术：
近年来，随着我国经济的飞速发展，同时也增大了对于电力的需求。配电网负担着合理分配电能的重任，随着用电需求骤增，高压配电线路在我国电网发展中越来越多地被使用，已经成为我国经济发展的重要支柱。
随着高压配电线路使用的增多，其电力施工、检修和维护的作业也逐渐增多，而电力施工、检修和维护的过程都是由作业人员人工完成的，在操作过程就必须对作业人员采取安全措施，保证作业人员的人身安全及设备的稳定运行。停电、验电和装设接地线是电力施工、检修和维护中保证电力作业人员的安全技术措施。
然而，目前高压配电线路电力施工过程中验电和装设接地线的措施均由作业人员完成，同时现场作业中多存在配网T接和交叉跨越等情况，有些作业现场需要作业人员登上作业车来完成验电及装设接地线的作业，这样不仅作业效率，而且容易出现错误操作的情况，从而造成重大安全隐患，作业人员人身安全和设备的稳定运行无法保障。
技术实现要素：
本申请的目的在于提供一种验电挂地线机器人视觉定位系统，使用机器人进行验电和接地线的操作，以解决作业人员人身安全和设备的稳定运行无法保障的问题。
根据本申请的实施例，提供了一种验电挂地线机器人视觉定位系统，包括：
图像获取模块，用于获取目标图像对，所述目标图像对包括同一目标在同一时刻的第一图像和第二图像；
相机标定模块，用于标定相机，确定所述相机的位置；
图像预处理模块，用于预处理所述目标图像对，得到预处理目标图像对，所述预处理包括：增强所述目标图像对的对比度、去除所述目标图像对的随机噪声和对所述目标图像对伪色彩处理；
特征提取模块，用于提取所述预处理目标图像对中的目标特征；
立体匹配模块，用于根据所述相机的位置，对所述目标特征立体匹配，得到视差图像；
深度确定模块，用于根据所述视差图像，确定深度图像，恢复三维场景的信息；
定位模块，用于根据所述深度图像和所述信息，对需要施工的位置定位。
可选的，所述相机标定模块还包括：
计算模块，用于通过所述张氏标定法，利用所述三维场景中的物体点和所述物体点在所述目标图像对平面上的对应点，确定单应性矩阵；
利用所述单应性矩阵求得所述相机内部参数；
利用所述单应性矩阵和所述相机内部参数求得所述相机外部参数。
可选的，所述相机标定模块还包括：
优化模块，用于优化所述相机内部参数和所述相机外部参数，得到精确的参数值；
根据所述参数值，确定所述相机的位置。
可选的，所述特征提取模块还包括：
点状特征提取模块，用于提取所述目标图像对中的点状特征；
线状特征提取模块，用于提取所述目标图像对中的线状特征；
区域特征提取模块，用于提取所述目标图相对中的区域特征。
可选的，所述系统还包括：
图像显示模块，用于显示所述目标图像对、所述预处理目标图像对和深度图像。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种验电挂地线机器人视觉定位系统，图像获取模块获取目标图像对；相机标定模块通过标定相机，确定所述相机的位置；图像预处理模块将所述目标图像对预处理；特征提取模块提取所述预处理目标图像对中的目标特征；立体匹配模块对所述目标特征立体匹配，得到视差图像；深度确定模块根据所述视差图像，确定深度图像，并且恢复三维场景的信息；定位模块再根据所述深度图像和所述信息，对需要施工的位置定位，同时图像显示模块会将得到的目标图像对、预处理目标图像对和深度图像显示出来。机器人根据定位信息完成线路验电和接地线的操作。利用本申请实施例的系统对三维场景重建、测量和识别，运用机器人替代作业人员，实现高压配电线路电力施工过程中进行验电和装设接地线的操作，使作业人员人身安全和设备的稳定运行得到保障。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本申请实施例示出的一种验电挂地线机器人视觉定位系统的示意图。
图示说明：
其中，1-图像获取模块；2-相机标定模块；3-图像预处理模块；4-特征提取模块；5-立体匹配模块；6-深度确定模块；7-定位模块；8-计算模块；9-优化模块；10-点状特征提取模块；11-线状特征提取模块；12-区域特征提取模块；13-图像显示模块。
具体实施方式
如图1所示，为本申请实施例提供的一种验电挂地线机器人视觉定位系统的示意图，所述系统包括：
图像获取模块1，用于获取目标图像对，所述目标图像对包括同一目标在同一时刻的第一图像和第二图像；本申请实施例中使用的相机是一种适用于智能交通、治安卡口、工业检测等众多领域的高分辨率彩色数字摄像机。它具有传输速度快、色彩还原性好、成像清晰等特点，不但方便拍摄显微图像，而且能测量被拍摄物体的长度、角度、面积等一系列参数。
可选的，所述目标图像对是通过两台相机在同一个三维场景中同时获取的同一个目标的两幅图像。在单个相机成像的过程中，三维场景中的点投影到相机图像的过程是唯一的，然而，因为成像过程中深度信息的丢失，当图像的像素点坐标还原成三维坐标时，不能推算出唯一的三维解，因此，一般无法从单个相机图像还原真实的三维场景。如果使用像个相机同时拍摄同一个三维场景的图像，则可以通过三角测量原理来唯一计算像素点的三维坐标，从而实现图像到真实世界的三维重建。
相机标定模块2，用于标定相机，确定所述相机的位置；对所述图像进行标定，是为了确定在拍摄每一幅图像时，每一个相机对于三维场景的方位和参数。
图像预处理模块3，用于预处理所述目标图像对，得到预处理目标图像对，所述预处理包括：增强所述目标图像对的对比度、去除所述目标图像对的随机噪声和对所述目标图像对伪色彩处理；对所述图像进行预处理，得到更加符合要求的图像，从而使最后获得的深度图像更加准确，重建的三维信息更加精准，使机器人在进行操作时，视觉定位更加准确，减少安全隐患，保障电力设备的稳定运行。
特征提取模块4，用于提取所述预处理目标图像对中的目标特征。
立体匹配模块5，用于根据所述相机的位置，对所述目标特征立体匹配，得到视差图像。
深度确定模块6，用于根据所述视差图像，确定深度图像，恢复三维场景的信息。
定位模块7，用于根据所述深度图像和所述信息，对需要施工的位置定位。
根据机器人的机械手臂对线路验电和接地线的任务需求，在操作臂的末端安装相机，根据相机拍摄的图像信息和对机器人的视觉控制，实现机器人手臂携带工具完成线路验电和接地线的作业。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种验电挂地线机器人视觉定位系统，图像获取模块1获取目标图像对；相机标定模块2通过标定相机，确定所述相机的位置；图像预处理模块3将所述目标图像对预处理；特征提取模块4提取所述预处理目标图像对中的目标特征；立体匹配模块5对所述目标特征立体匹配，得到视差图像；深度确定模块6根据所述视差图像，确定深度图像，并且恢复三维场景的信息；定位模块7再根据所述深度图像和所述信息，对需要施工的位置定位。机器人根据定位信息完成线路验电和接地线的操作。利用本申请实施例的系统对三维场景重建、测量和识别，运用机器人替代作业人员，实现高压配电线路电力施工过程中进行验电和装设接地线的操作，使作业人员人身安全和设备的稳定运行得到保障。
可选的，所述相机标定模块2还包括：
计算模块8，用于通过所述张氏标定法，利用所述三维场景中的物体点和所述物体点在所述目标图像对平面上的对应点，确定单应性矩阵；
利用所述单应性矩阵求得所述相机内部参数；
利用所述单应性矩阵和所述相机内部参数求得所述相机外部参数。
通过确定所述相机的参数值，可以确定相机的位置，可以使恢复的三维场景更加准确。
可选的，所述相机标定模块2还包括：
优化模块9，用于优化所述相机内部参数和所述相机外部参数，得到精确的参数值；
根据所述参数值，确定所述相机的位置。
对所述相机内部参数和所述相机外部参数进行优化，采用最大似然估计的方法，得到最优解就是优化后的参数，再利用优化后相机内部参数和相机外部参数，求得两个相机间的位置关系，确定两个相机的位置。
可选的，所述特征提取模块4还包括：
点状特征提取模块10，用于提取所述目标图像对中的点状特征；点状特征通常是指灰度变化剧烈的点，包括物体轮廓上的曲率变化最大的点(角点或者拐点)、直线的焦点等。
线状特征提取模块11，用于提取所述目标图像对中的线状特征；线状特征是指图像的边缘线段、曲线等。
区域特征提取模块12，用于提取所述目标图相对中的区域特征；区域特征是指一个联通的、具有一致性的像素集合。
将特征从所述预处理图像中提取出来后，可利用具体的特征对图像进行处理，更加准确快捷地确定深度图像，重建三维信息。
可选的，立体匹配模块5对所述目标特征立体匹配，得到视差图像的方法包括：
在所述第一图像中选取所述目标特征；
在所述第二图像中选取与所述第一图像中的所述目标特征相对应的所述目标特征；
确定所述目标特征之间的相对位置，得到视差图像。
在两幅对应的图像中选取对应的目标特征，通过确定对应的两个目标特征之间的相对位置，可以得到视差图像，更进一步地，可以获取具有所述目标特征的物体的三维坐标。这种方法是完全的点对点运算，第一图像平面上的任意一点只要能在第二图像的平面上找到对应的匹配点，就可以确定该点的三维坐标。
可选的，所述根据所述视差图像，确定深度图像，恢复三维场景的信息的方法中，所述信息是所述目标图像对中的目标特征在所述三维场景中的坐标信息。视差图像中的视差与深度图像中的深度成反比关系，关系如下：
其中d是深度，f是相机焦距，D是视差，B是基线距。
由此可知，当得到视差图像之后，可以通过上式求得深度，进一步可以得到深度图像，并且可以恢复目标特征在三维场景中的坐标信息，重建三维场景之后，机器人根据信息对需要施工的位置定位，定位之后，进行验电和装设接地线的操作，不需要作业人员人工进行操作，使作业人员人身安全和设备的稳定运行得到保障。
可选的，所述系统还包括：
图像显示模块13，用于显示所述目标图像对、所述预处理目标图像对和深度图像，更加直观的显示各个模块实现相应的处理后，所得到的结果。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种验电挂地线机器人视觉定位系统，图像获取模块1获取目标图像对；相机标定模块2通过标定相机，确定所述相机的位置；图像预处理模块3将所述目标图像对预处理；特征提取模块4提取所述预处理目标图像对中的目标特征；立体匹配模块5对所述目标特征立体匹配，得到视差图像；深度确定模块6根据所述视差图像，确定深度图像，并且恢复三维场景的信息；定位模块7再根据所述深度图像和所述信息，对需要施工的位置定位，同时图像显示模块13会将得到的目标图像对、预处理目标图像对和深度图像显示出来。机器人根据定位信息完成线路验电和接地线的操作。本申请实施例的系统对三维场景重建、测量和识别，运用机器人替代作业人员，实现高压配电线路电力施工过程中进行验电和装设接地线的操作，使作业人员人身安全和设备的稳定运行得到保障。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。