[發明專利]一種基于圖像處理的電能表

在審

• 申請號: 201610528145.8
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN107228973A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 胡榮
• 申請（專利權）人: 胡榮
• 主分類號: G01R22/06
• 分類號: G01R22/06;G01R11/54;G06K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是申請號為2016101781727、申請日為2016年3月25日、發明名稱為“一種基于圖像處理的電能表的使用方法”的專利的分案申請。

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種基于圖像處理的電能表。

背景技術

從電能表的技術分析來看，當前電力行業電能計量儀表的主要方案一般都是基于半導體技術而實現精確計量目的。電能表一般均采用了高精度的A/D轉換器，將電網的電壓、電流信號進行采樣和模數轉換，然后利用高速微處理器對數字信號進行分析、處理和數據再加工、分揀，從而產生各種計量數據；最后利用各種通訊接口、人機界面實現與各種設備進行對接。

然而，現有技術中的電能表的設計具有一定的局限性，由于電能表通常被放置在公共空間，但并沒有搭載輔助功能設備對公共空間的狀況進行監控或實現其他功能，電能表只局限于電力線路的參數測量，即使如此，現有技術中的電能表的結構尚具有優化和改造的空間，現有技術中的電能表的檢測效率不高，檢測精度仍有待提高。

因此，本發明提出一種基于圖像處理的電能表，利用現有電能表所占據的電梯間公共空間對電梯間的人物目標進行實時檢測，以確定是否存在可疑人物并決定是否觸發報警，同時，對現有的電能表的內部結構進行進一步的整合和優化，提高對電力線路參數檢測的精度。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于圖像處理的電能表，引入人物出現次數檢測設備和人物軌跡分析設備，當人物出現次數小于等于預設次數閾值且接收到軌跡可疑信號時，發出存在嫌疑人報警信號，同時，對電能表的結構進行去冗余化，從而全面提高電能表的工作性能，節省設備所占據的公共空間。

根據本發明的一方面，提供了一種基于圖像處理的電能表，包括電能檢測設備、人物動作軌跡檢測設備、人物出現次數檢測設備和主控制器，電能檢測設備用于檢測工頻交流電的電力參數，人物動作軌跡檢測設備和人物出現次數檢測設備分別用于基于圖像處理確定電梯間人物目標的動作軌跡和出現次數，主控制器分別與電能檢測設備、人物動作軌跡檢測設備和人物出現次數檢測設備連接。

更具體地，在所述基于圖像處理的電能表中，包括：校準電阻，為一滑動變阻器，電阻值為2MΩ，一個固定端與工頻交流電的零線連接，滑動端與第二電阻的一端連接；第二電阻，電阻值為1MΩ，另一端與第一電阻的一端連接，同時，另一端作為采樣電壓的一測量端輸出；第一電阻，電阻值為1.5KΩ，另一端與工頻交流電的火線連接；第一電容，電容值為220pf，一端與第二電阻的另一端連接，另一端接地；第三電阻，電阻值為470Ω，一端與工頻交流電的火線連接，另一端作為采樣電壓的另一測量端輸出；第二電容，電容值為220pf，一端與第三電阻的另一端連接，另一端接地；第三電容，電容值為0.018uf，一端與第二電阻的另一端連接，另一端與第三電阻的另一端連接；第四電阻，電阻值為0.6mΩ，插入在工頻交流電的火線上，即兩端都與工頻交流電的火線連接；第五電阻，電阻值為470Ω，一端與第四電阻的一端連接，另一端作為采樣電流的一測量端輸出；第六電阻，電阻值為470Ω，與第四電阻的另一端連接，另一端作為采樣電流的另一測量端輸出；第四電容，電容值為220pf，一端與第五電阻的另一端連接，另一端接地；第五電容，電容值為220pf，一端與第六電阻的另一端連接，另一端接地；第六電容，電容值為0.018uf，一端與第五電阻的另一端連接，另一端與第六電阻的另一端連接；電容降壓電路，與工頻交流電的零線和火線連接，用于將工頻交流電轉變為5V低壓直流電，以用作電能檢測設備的電源；電能檢測設備，包括電壓測量電路、電流測量電路和微處理器，電壓測量電路與采樣電壓的兩個測量端分別連接以檢測并輸出工頻交流電的實時采樣電壓，電流測量電路與采樣電流的兩個測量端分別連接以檢測并輸出工頻交流電的實時采樣電流，微處理器分別與電壓測量電路和電流測量電路，基于工頻交流電的實時采樣電壓和工頻交流電的實時采樣電流，確定并輸出工頻交流電的有功功率和無功功率；隔離設備，位于電能檢測設備和AVR32芯片之間，采用光電耦合電路，用于實現模擬電路部分與數字電路部分的隔離，避免相互干擾；AC/DC電源設備，包括變壓器降壓電路、全橋整流電路、濾波電路和穩壓電路，與工頻交流電的零線和火線連接，用于將220V的工頻交流電轉換為5V或3.3V的直流電；ZIGBEE通信接口，與AVR32芯片連接，用于接收并向附近的無線抄表設備發送有功功率和無功功率；串行可擦除串行可擦除存儲器AT24C16B，具有1萬次擦寫循環，與AVR32芯片連接，用于接收工頻交流電的有功功率和無功功率；圖像采集設備，設置在電能表外框上，拍攝方向朝向電梯間，用于拍攝高清電梯間圖像；復雜度檢測設備，與圖像采集設備連接，用于接收高清電梯間圖像，并基于高清電梯間圖像計算并輸出圖像復雜度；灰度轉化設備，與圖像采集設備連接，用于接收高清電梯間圖像，針對高清電梯間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；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；人物識別設備，分別與圖像采集設備和圖像校正設備連接以接收高清電梯間圖像和二值化圖像，用于基于預設的基準人物輪廓識別出二值化圖像的人物目標，并基于人物目標在二值化圖像處的位置從高清電梯間圖像處分割出對應的人物目標圖像；人物出現次數檢測設備，與人物識別設備和串行可擦除存儲器AT24C16B連接，接收人物目標圖像，將接收到的人物目標圖像中的人物目標與串行可擦除存儲器AT24C16B內各個已有人物目標圖像進行匹配以確定人物目標是否第一次出現，匹配失敗則確定為第一次出現，則將人物目標對應的人物目標圖像作為新的已有人物目標圖像存儲到串行可擦除存儲器AT24C16B內并標記對應的出現次數為1，匹配成功則確定為不是第一次出現，則將串行可擦除存儲器AT24C16B內匹配到的已有人物目標圖像對應的出現次數增加1；人物出現次數檢測設備還將人物目標對應的已有人物目標圖像的出現次數作為人物出現次數輸出；人物軌跡分析設備，與人物識別設備連接以接收人物目標圖像，用于基于預設的可疑人物動作規范對人物目標圖像中的人物目標的動作進行匹配，如果匹配成功則輸出軌跡可疑信號，如果匹配失敗則輸出軌跡正常信號；AVR32芯片，通過隔離電路與電能檢測設備連接，用于接收工頻交流電的有功功率和無功功率；AVR32芯片還分別與人物出現次數檢測設備和人物軌跡分析設備連接，當人物出現次數小于等于預設次數閾值且接收到軌跡可疑信號時，輸出存在嫌疑人信號，當人物出現次數大于預設次數閾值或接收到軌跡正常信號時，輸出不存在嫌疑人信號。