[發(fā)明專利]一種基于圖像模式識(shí)別的刀閘分合可靠性識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110329986.3
• 申請(qǐng)日: 2011-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN102509100A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王振利;孫勇;王萬國(guó);王濱海;李健;李麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東電力研究院
• 主分類號(hào): G06K9/46
• 分類號(hào): G06K9/46;G06K9/64
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于圖像模式識(shí)別的刀閘分合可靠性識(shí)別方法，屬于變電站自動(dòng)化控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

刀閘設(shè)備是變電站中非常重要的設(shè)備，對(duì)刀閘設(shè)備的操作直接關(guān)系到變電站乃至整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在變電站倒閘操作中由于刀閘二次回路限位開關(guān)異常或刀閘一次部分機(jī)械構(gòu)件存在松動(dòng)或者卡澀，會(huì)造成刀閘分合不可靠故障，由此可能引起惡性事故的發(fā)生，必影響工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和人們的正常生活，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來損失。

為有效防止刀閘分合不可靠引發(fā)的人身和重大設(shè)備事故，國(guó)內(nèi)外許多機(jī)構(gòu)都對(duì)此進(jìn)行了深入的研究，主要的研究成果包括：

1、國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2010年01月20日公告的專利號(hào)200910065685.7，名稱為“一種刀閘分合到位檢測(cè)裝置”的專利中公開了一種刀閘分合到位檢測(cè)裝置，該裝置具有刀閘動(dòng)作輔助接點(diǎn)，刀閘動(dòng)作輔助接點(diǎn)與操作保護(hù)裝置連接，聚光反射體設(shè)在刀閘的動(dòng)觸頭上，光發(fā)射接收裝置設(shè)置在刀閘底座安全平臺(tái)上，一組光發(fā)射接收裝置發(fā)射并接收到刀閘在合閘到位時(shí)由聚光反射體反射回的光束，另一組光發(fā)射接收裝置發(fā)射并接收到刀閘在分閘到位時(shí)由聚光反射體反射回的光束，由光發(fā)射接收裝置的對(duì)比判斷電路的輸出端與刀閘輔助接點(diǎn)連接，判斷出刀閘是否分合到位。

2、國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2011年5月18日公告的專利號(hào)201110216378.1，名稱為“基于紅外檢測(cè)的變電站刀閘模式識(shí)別方法”的專利中提供一種基于SIFT特征的電力刀閘狀態(tài)識(shí)別方法，代替人來實(shí)現(xiàn)刀閘分合狀態(tài)的自動(dòng)識(shí)別。

上述研究都取得了一定程度上的有益效果，但仍存在如下問題：

1、“一種刀閘分合到位檢測(cè)裝置”通過改變刀閘的物理構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)刀閘分合到位的判斷，需要對(duì)刀閘設(shè)備進(jìn)行改造，工作量大，且成本較高，且改造過程中需要對(duì)線路停電，給生產(chǎn)和生活帶來不便。

2、“基于紅外檢測(cè)的變電站刀閘模式識(shí)別方法”通過對(duì)紅外圖像的分析來達(dá)到刀閘分合狀態(tài)的自動(dòng)識(shí)別，但無法實(shí)現(xiàn)對(duì)刀閘分合到位可靠性的自動(dòng)判別。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于圖像模式識(shí)別的刀閘分合可靠性識(shí)別方法，本發(fā)明基于移動(dòng)機(jī)器人，通過分析移動(dòng)機(jī)器人采集到的可見光或紅外圖像，利用圖像模式識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)刀閘分合到位可靠性的自動(dòng)識(shí)別，本發(fā)明采用無損檢測(cè)技術(shù)，無需對(duì)刀閘設(shè)備進(jìn)行改造，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、靈活、且投資較小，能滿足變電站刀閘操作需求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于圖像模式識(shí)別的刀閘分合可靠性識(shí)別方法，

1)建立模板信息

獲取刀閘設(shè)備圖像，并在其中用紅色矩形框人工標(biāo)定的圖像中刀閘設(shè)備區(qū)域，其中矩形框的長(zhǎng)軸方向P，即與圖像底邊緣之間的角度，作為刀閘合位可靠時(shí)的刀閘臂的方向，以此作為該刀閘合閘到位的模板信息；

2)實(shí)時(shí)圖像信息分析處理

利用移動(dòng)機(jī)器人采集的實(shí)時(shí)圖像和模板圖像進(jìn)行SURF特征點(diǎn)提取和匹配，從而從復(fù)雜的背景信息中將刀閘設(shè)備剝離出來；

3)通過將實(shí)時(shí)采集到的圖像中刀閘臂方向Q和刀閘合閘到位模板規(guī)定的刀閘臂角度信息P經(jīng)行對(duì)比，

其中T取值為5度，實(shí)現(xiàn)刀閘分合到位可靠性的判別。

所述步驟2)中，實(shí)時(shí)圖像信息分析處理步驟：

a)分別生成實(shí)時(shí)圖像和模板圖像的SURF特征向量并進(jìn)行圖像配準(zhǔn)；采用兩幅圖像中關(guān)鍵點(diǎn)特征向量間的歐氏距離作為相似性判定度量，確定實(shí)時(shí)圖像和模板圖像中一系列的對(duì)應(yīng)匹配點(diǎn)；

b)由實(shí)時(shí)圖像和模板圖像間的特征點(diǎn)的匹配關(guān)系，計(jì)算兩幅圖像之間的投影變換矩陣，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像中刀閘設(shè)備的準(zhǔn)確定位，最終從復(fù)雜的背景信息中將刀閘設(shè)備剝離出來；

c)利用Hough變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)刀閘設(shè)備圖像中刀閘臂方向的自動(dòng)識(shí)別，從而得到刀閘臂的方向角度Q，即與圖像底邊緣之間的角度。

所述步驟a)中，進(jìn)行配準(zhǔn)時(shí)，對(duì)每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)使用4×4共16個(gè)種子點(diǎn)來描述，計(jì)算8個(gè)方向的梯度方向直方圖，即最終形成128維的SURF特征向量。

本發(fā)明基于移動(dòng)機(jī)器人，通過分析移動(dòng)機(jī)器人采集到的可見光或紅外圖像，利用圖像模式識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)刀閘分合到位可靠性的自動(dòng)識(shí)別。

1.模板信息的生成步驟

人工采集刀閘設(shè)備合閘到位和分閘到位時(shí)的可見光或紅外圖像，標(biāo)定出圖像中刀閘設(shè)備的所在區(qū)域和刀閘臂的角度信息，以此作為刀閘合閘到位和分閘到位的模板；

2.實(shí)時(shí)圖像信息分析處理步驟