[發明專利]基于圖像識別的自動化電度表

在審

• 申請號: 201610417020.8
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN107228976A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 董巖巖
• 主分類號: G01R22/10
• 分類號: G01R22/10;G01R22/06;G01N21/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是申請號為2016101792191、申請日為2016年3月25日、發明名稱為“基于圖像識別的自動化電度表”的專利的分案申請。

技術領域

本發明涉及圖像識別領域，尤其涉及一種基于圖像識別的自動化電度表。

背景技術

電度表按用途來劃分，可分為：有功電度表、無功電度表、最大需量表、標準電度表、復費率分時電度表、預付費電度表(分投幣式、磁卡式、電卡式)、損耗電度表、多功能電度表和智能電度表。

電度表按工作原理來劃分，可分為：感應式(機械式)、靜止式(電子式)、機電一體式(混合式)。

電度表按接入相線來劃分，可分為單相、三相三線、三相四線電度表。

當前，缺乏專門的電度表外框破損實時檢測設備，以及現有的電度表的結構冗余過多，檢測效率低下，同時需要將電度表外框破損實時檢測設備集成到電度表結構內，以節省原本擁擠的公共設備空間。

因此，需要一種基于圖像識別的自動化電度表，對電度表的結構進行改進，而且能夠對電度表的外框破損情況進行實時檢測，從而在避免浪費公共設備空間的情況下，拓展電度表的功能。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于圖像識別的自動化電度表，充分利用電度表空間，對現有技術中每個居民使用的樓梯間處的電度表進行性能優化，提高其對電量的檢測準確性，還引入了有針對性的、高 精度的圖像檢測技術以確定電度表外框圖像和預設灰度基準外框之間的匹配程度，并基于匹配程度確定是否輸出外框正常信號、外框出現破損信號或外框破損嚴重信號，從而為電力管理部門的換表決策提供數據基礎。

根據本發明的一方面，提供了一種基于圖像識別的自動化電度表，包括EEPROM存儲芯片、CMOS視覺傳感器、圖像檢測設備和凌陽SPCE061A芯片，EEPROM存儲芯片、CMOS視覺傳感器和圖像檢測設備聯合操作，用于提供電度表的外框特征，凌陽SPCE061A芯片分別與EEPROM存儲芯片、CMOS視覺傳感器和圖像檢測設備連接，用于確定電度表的外框是否破損。

更具體地，在所述基于圖像識別的自動化電度表中，包括：CMOS視覺傳感器，設置在電度表的上方，面向電度表的外框進行拍攝，以獲得高清外框圖像；復雜度檢測設備，與CMOS視覺傳感器連接，用于接收高清外框圖像圖像，并基于高清外框圖像圖像計算并輸出圖像復雜度；灰度轉化設備，與CMOS視覺傳感器連接，用于接收高清外框圖像圖像，針對高清外框圖像圖像中的每一個像素點，提取其R、G、B三顏色通道分量，對R、G、B三顏色通道分量賦予不同的權重值以進行加權平均，以獲得對應的灰度值，所有像素點的灰度值組成灰度化圖像，其中R、G、B三顏色通道分量的權重值分別為0.3、0.59和0.11；電流互感器及取樣電路，與交流線路中的A相線路、B相線路和C相線路連接，用于對A相線路、B相線路和C相線路中的電流信號分別進行取樣；電壓取樣電路，與交流線路中的A相線路、B相線路和C相線路連接，用于對A相線路、B相線路和C相線路中的電壓信號分別進行取樣；電流信號調理電路，與電流互感器及取樣電路連接，用于對取樣電流進行信號調理；電壓信號調理電路，與電壓取樣電路連接，用于對取樣電壓進行信號調理；AD73360芯片，分別與電流信號調理電路和電壓信號調理電路連接，對調理后的取樣電流和調理后的取樣電壓分別執行16位A/D轉換，獲得數字電流信號和數字電壓信號，還通過串行外設接口SPI與控制器進行數據通信；EEPROM存儲芯片，通過串行外設接口SPI與控制器進行雙向數據交換；系統供電電源模塊，與交流線路中的A相線路、B相線路和C相線路連接，用于執行交流電到直流電的轉換，為各個電子器件提供直流電力供應；GPRS通信接 口，與控制器連接，用于接收并輸出交流線路的有功功率和無功功率；顯示接口，與控制器連接，用于接收并顯示交流線路的有功功率和無功功率；電力線載波通訊設備，與控制器連接，包括載波接收電路和載波發送電路，載波接收電路由耦合電路、帶通濾波器和模擬前端組成，載波發送電路由信號耦合電路、諧振功率放大器和擴頻調制信號輸入接口組成；圖像濾波設備，分別與復雜度檢測設備和灰度轉化設備連接，用于基于圖像復雜度確定選擇的濾波策略，當圖像復雜度在預設復雜度范圍下限以下時，選擇高斯濾波策略對灰度化圖像進行濾波，當圖像復雜度在預設復雜度范圍上限以上時，選擇均值濾波策略對灰度化圖像進行濾波，當圖像復雜度在預設復雜度范圍以內時，選擇中值濾波策略對灰度化圖像進行濾波；全局二值化設備，分別與復雜度檢測設備和圖像濾波設備連接，用于基于圖像復雜度確定全局二值化閾值的確定策略，在確定全局二值化閾值之后，使用全局二值化閾值將灰度化圖像進行二值化處理，使得處理后的二值化圖像的像素值只有0或255這二種選擇，其中基于圖像復雜度確定全局二值化閾值的確定策略具體包括：當圖像復雜度在預設復雜度范圍下限以下時，采用雙峰法確定全局二值化閾值，當圖像復雜度在預設復雜度范圍上限以上時，采用最大類間方差法確定全局二值化閾值，當圖像復雜度在預設復雜度范圍以內時，采用平均值法確定全局二值化閾值；圖像校正設備，與全局二值化設備連接以接收二值化圖像，用于對二值化圖像依次進行旋轉校正處理、冗余裁剪處理和圖像歸一化處理，以獲得校正圖像；輪廓檢測設備，分別與圖像校正設備和灰度轉化設備連接，用于基于預設電度表外框輪廓檢測校正圖像中電度表外框的位置，并基于校正圖像中電度表外框的位置從灰度化圖像處分割出對應的電度表外框圖像；凌陽SPCE061A芯片，與輪廓檢測設備和EEPROM存儲芯片連接，用于確定電度表外框圖像和預設灰度基準外框之間的匹配程度，并基于匹配程度確定是否輸出外框正常信號、外框出現破損信號或外框破損嚴重信號；凌陽SPCE061A芯片還分別與AD73360芯片、EEPROM存儲芯片、GPRS通信接口和顯示接口連接，用于接收AD73360芯片通過串行外設接口SPI輸出的數字電流信號和數字電壓信號，基于數字電流信號和數字電壓信號確定數字電流信號的有效值、數字電壓信號的有效值以及交流線路的有功功率和無功功 率；其中，EEPROM存儲芯片還用于存儲預設灰度基準外框；其中，電力線載波通訊設備與凌陽SPCE061A芯片連接，用于將外框正常信號、外框出現破損信號或外框破損嚴重信號發送給遠端的電力設備管理中心，以便有電力設備管理中心確定是否需要更換電度表。