[發(fā)明專利]電力開關(guān)柜開關(guān)狀態(tài)圖像識別系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010174413.3
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN101833673A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡海;黃本雄;崔怡
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G06K9/66
• 分類號: G06K9/66;G06K9/62;G06T5/00
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 周發(fā)軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力配網(wǎng)監(jiān)測領(lǐng)域基于圖像識別的電力開關(guān)柜遙信系統(tǒng)，具體涉及對電力開關(guān)柜開關(guān)狀態(tài)的實時監(jiān)控的圖像處理、識別系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在電力系統(tǒng)中，開關(guān)柜應(yīng)用非常廣泛，能夠?qū)崟r指示電力線路運(yùn)行狀態(tài)，對排除電力故障有一定的幫助。但由于電力系統(tǒng)分布區(qū)域廣闊，在出現(xiàn)故障時無法在第一時間報告工作人員在哪一處發(fā)生故障，只能由人工一處一處檢查電力機(jī)房開關(guān)柜狀態(tài)，非常耗費(fèi)時間與人力，效率低下。

目前如果要遠(yuǎn)程讀取開關(guān)柜的狀態(tài)就要將開關(guān)電路通過現(xiàn)場總線技術(shù)連接到處理器或者控制器單元，用處理器或者控制器來讀取電力線路的狀態(tài)，并通過有線或者無線的方式來把讀取到的狀態(tài)發(fā)送到遠(yuǎn)程的控制中心。這種實現(xiàn)方式在可靠性和靈活性上都存在一些不足。而現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，終端通常僅起到采集視頻的作用，圖像還需通過有線或無線的方式傳輸?shù)竭h(yuǎn)端控制中心，進(jìn)一步進(jìn)行后臺處理識別。這樣需要較高通信帶寬，對設(shè)備成本要求極高。

現(xiàn)已有的電力開關(guān)柜開關(guān)開關(guān)狀態(tài)實時圖像識別裝置采用灰度行程長度統(tǒng)計法實現(xiàn)狀態(tài)識別，此算法簡單，但需人工進(jìn)行目標(biāo)加框定位，自動化程度較低，且不易擴(kuò)展適用于其他類型電力開關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對目前流行的電力故障監(jiān)控系統(tǒng)的不足，提出了一種電力開關(guān)柜開關(guān)狀態(tài)實時圖像采集處理識別系統(tǒng)，它可以實現(xiàn)對電力開關(guān)柜開關(guān)狀態(tài)的遠(yuǎn)程實時自動監(jiān)控，無需人工進(jìn)行目標(biāo)定位，自動化程度高，適用于各種類型電力開關(guān)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種電力開關(guān)柜開關(guān)狀態(tài)實時圖像識別系統(tǒng)，所述圖像識別系統(tǒng)包括離線訓(xùn)練模塊及在線識別模塊，應(yīng)用于電力開關(guān)柜開關(guān)狀態(tài)的實時圖像處理識別裝置中；所述離線訓(xùn)練模塊，基于Adaboost算法對大量包含開關(guān)狀態(tài)的真樣本和假樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)，形成一系列的弱分類器，然后依據(jù)權(quán)重把這些弱分類器級聯(lián)成若干強(qiáng)分類器，所述強(qiáng)分類器分別代表不同的開關(guān)狀態(tài)；

所述在線檢測模塊包括圖像初步處理模塊和狀態(tài)識別模塊；

所述圖像初步處理模塊,用于將采集到的開關(guān)圖像轉(zhuǎn)換為開關(guān)灰度圖并去噪，以便狀態(tài)識別模塊進(jìn)行處理；

所述狀態(tài)識別模塊,裝載了所述強(qiáng)分類器，并利用所述強(qiáng)分類器分別對所述開關(guān)灰度圖進(jìn)行掃描搜索，得到開關(guān)的位置和狀態(tài)信息。

對采集到的圖像數(shù)據(jù)實時處理，采用基于Adaboost的目標(biāo)檢測算法，分別用三種開關(guān)狀態(tài)的分類器對圖像進(jìn)行檢測，得出當(dāng)前圖像中包含的開關(guān)狀態(tài)結(jié)論。

優(yōu)選的，在所述離線訓(xùn)練模塊中，每個特定弱分類器所使用的特征用形狀、感興趣區(qū)域中的位置以及比例系數(shù)來定義；提取矩形特征時，用積分圖像方法來減小計算量。

優(yōu)選的，所述圖像初步處理模塊包括轉(zhuǎn)化為灰度圖單元和圖像去噪單元。所述轉(zhuǎn)化灰度圖單元將采集到的彩色開關(guān)圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，所述圖像去噪單元對灰度圖像進(jìn)行中值濾波，將灰度中存在的噪音點(diǎn)去除，避免了噪聲點(diǎn)對圖像識別帶來的干擾。

優(yōu)選的，狀態(tài)識別模塊采用基于Adaboost的目標(biāo)檢測算法，以不同比例大小的掃描窗口對圖像進(jìn)行搜索，能夠通過強(qiáng)分類器的即為一個目標(biāo)，識別單元通過該目標(biāo)的區(qū)域位置和強(qiáng)分類器的種類以確定某個開關(guān)的狀態(tài)。

采用本發(fā)明，通過視頻監(jiān)控和圖像識別的方式來讀取開關(guān)狀態(tài)，并可配合視頻監(jiān)控系統(tǒng)將識別處理后的開關(guān)狀態(tài)信息通過配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)實時傳送到后臺系統(tǒng)，達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。本發(fā)明可自行判斷圖像中開關(guān)的位置與狀態(tài)，無需人工操作，自動化程度較高；也可與已有的人工甄選方法結(jié)合判斷復(fù)雜開關(guān)的狀態(tài)。本發(fā)明僅將計算量大的離線訓(xùn)練模塊在遠(yuǎn)端控制中心完成，而所有處理識別過程都在終端裝置中完成，僅需將處理識別后的開關(guān)狀態(tài)信息發(fā)送到遠(yuǎn)端工作人員手中，也可根據(jù)后臺系統(tǒng)需要傳送實時視頻。克服了現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，終端僅起到采集視頻并通過有線或無線的方式傳輸?shù)竭h(yuǎn)端控制中心，進(jìn)一步進(jìn)行后臺處理識別而產(chǎn)生的對通信帶寬和設(shè)備成本的依賴。

同時，由于監(jiān)控采用圖像識別方式，所用攝像頭在開關(guān)柜遠(yuǎn)處對其進(jìn)行監(jiān)控，和電力設(shè)備距離比較遠(yuǎn)，之間沒有任何連接，從而能夠保證系統(tǒng)可靠性。另外監(jiān)控系統(tǒng)可以單獨(dú)建立，位置可以自由選擇，設(shè)備安裝和維護(hù)都很靈活方便，和電力設(shè)備之間不會產(chǎn)生相互影響，并且安裝和維護(hù)人員的安全也可以得到充分的保障。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說明。

圖1是電力配網(wǎng)系統(tǒng)開關(guān)柜開關(guān)狀態(tài)圖像識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是開關(guān)柜圓盤旋轉(zhuǎn)型開關(guān)三種開關(guān)狀態(tài)原始圖，導(dǎo)通狀態(tài)（a），接地狀態(tài)（b），懸空狀態(tài)（c）。