[發明專利]基于北斗星導航器的室外電能表讀表機器人的工作方法

在審

• 申請號: 201710395044.2
• 申請日: 2015-04-01
• 公開（公告）號: CN107423751A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 姜敏敏
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/00;G06K9/36;G06K9/20;G06F17/30;B25J9/16;B25J11/00;B25J19/02
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種室外電能表讀表機器人的工作方法，其特征在于包括北斗星導航器、移動硬盤、CMOS視覺傳感器、讀數識別器和主控制器，其中所述北斗星導航器用于接收北斗星導航衛星所提供、所述機器人的當前北斗星數據；所述移動硬盤用于預先存儲各類電能表模板，以及用于預先存儲每一類電能表模板的最大刻度、最小刻度和指針模型；所述CMOS視覺傳感器用于拍攝電能表圖像；所述讀數識別器與所述CMOS視覺傳感器連接以對所述電能表圖像執行圖像處理；所述主控制器與所述北斗星導航器連接以控制所述機器人的行進位置，還與所述移動硬盤和所述讀數識別器分別連接，用于控制所述機器人的自動讀表；

所述圖像處理包括對所述電能表圖像進行去霧霾處理以獲得去霧霾電能表圖像的步驟；

所述機器人還包括：

供電電源，包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關和電壓轉換器，所述切換開關與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉換器與所述切換開關連接，以將通過切換開關輸入的5V電壓轉換為3.3V電壓；

語音識別器，用于將現場管理人員的語音轉換為電信號，并基于所述電信號生成語音控制指令；

無線通訊接口，與遠端的供電管理平臺無線連接，以無線接收遠程控制指令，所述遠程控制指令包括北斗星控制指令；

機器人驅動機構，與所述主控制器連接，用于在所述主控制器的控制下，驅動所述機器人的行為動作，所述行為動作包括前進、后退、轉向和跨越；

清晰化處理器，位于所述CMOS視覺傳感器和所述讀數識別器之間，用于接收所述電能表圖像，對所述電能表圖像進行去霧霾處理以獲得去霧霾電能表圖像，將所述去霧霾電能表圖像輸入所述讀數識別器以替換所述電能表圖像被圖像處理；

所述清晰化處理器還包括：

存儲子設備，用于預先存儲天空上限灰度閾值和天空下限灰度閾值，所述天空上限灰度閾值和所述天空下限灰度閾值用于分離出圖像中的天空區域，還用于預先存儲預設像素值閾值，所述預設像素值閾值取值在0到255之間；

霧霾濃度檢測子設備，位于空氣中，用于實時檢測電能表所在位置的霧霾濃度，并根據霧霾濃度確定霧霾去除強度，所述霧霾去除強度取值在0到1之間；

區域劃分子設備，連接所述CMOS視覺傳感器以接收所述電能表圖像，對所述電能表圖像進行灰度化處理以獲得灰度化電能表圖像，還與存儲子設備連接，將所述灰度化電能表圖像中灰度值在所述天空上限灰度閾值和所述天空下限灰度閾值之間的像素識別并組成灰度化天空子圖案，從所述灰度化電能表圖像分割出所述灰度化天空子圖案以獲得灰度化非天空子圖像，基于所述灰度化非天空子圖像在所述電能表圖像中的位置獲得與所述灰度化非天空子圖像對應的彩色非天空子圖像；

黑色通道獲取子設備，與所述區域劃分子設備連接以獲得所述彩色非天空子圖像，針對所述彩色非天空子圖像中每一個像素，計算其R，G，B三顏色通道像素值，在所述彩色非天空子圖像中所有像素的R，G，B三顏色通道像素值中提取一個數值最小的顏色通道像素值所在的顏色通道作為黑色通道；

整體大氣光值獲取子設備，與存儲子設備連接以獲得所述預設像素值閾值，還與所述區域劃分子設備和所述黑色通道獲取子設備分別連接以獲得所述電能表圖像和所述黑色通道，將所述電能表圖像中黑色通道像素值大于等于預設像素值閾值的多個像素組成待檢驗像素集，將所述待檢驗像素集中具有最大灰度值的像素的灰度值作為整體大氣光值；或，計算霧霾圖像中每一像素的灰度值，將灰度值最大的像素的灰度值作為整體大氣光值

大氣散射光值獲取子設備，與所述區域劃分子設備和所述霧霾濃度檢測子設備分別連接，對所述電能表圖像的每一個像素，提取其R，G，B三顏色通道像素值中最小值作為目標像素值，使用保持邊緣的高斯平滑濾波器EPGF對所述目標像素值進行濾波處理以獲得濾波目標像素值，將目標像素值減去濾波目標像素值以獲得目標像素差值，使用EPGF對目標像素差值進行濾波處理以獲得濾波目標像素差值，將濾波目標像素值減去濾波目標像素差值以獲得霧霾去除基準值，將霧霾去除強度乘以霧霾去除基準值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標像素值中的最小值作為比較參考值，取比較參考值和0中的最大值作為每一個像素的大氣散射光值；

介質傳輸率獲取子設備，與所述整體大氣光值獲取子設備和所述大氣散射光值獲取子設備分別連接，將每一個像素的大氣散射光值除以整體大氣光值以獲得除值，將1減去所述除值以獲得每一個像素的介質傳輸率；

清晰化圖像獲取子設備，與所述區域劃分子設備、所述整體大氣光值獲取子設備和所述介質傳輸率獲取子設備分別連接，將1減去每一個像素的介質傳輸率以獲得第一差值，將所述第一差值乘以整體大氣光值以獲得乘積值，將所述電能表圖像中每一個像素的像素值減去所述乘積值以獲得第二差值，將所述第二差值除以每一個像素的介質傳輸率以獲得每一個像素的清晰化像素值，所述電能表圖像中每一個像素的像素值包括所述電能表圖像中每一個像素的R，G，B三顏色通道像素值，相應地，獲得的每一個像素的清晰化像素值包括每一個像素的R，G，B三顏色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值組成去霧霾電能表圖像；

所述讀數識別器還包括中值濾波單元、預處理單元、目標識別單元、模板匹配單元和指針位置確定單元，所述中值濾波單元與所述清晰化處理設備連接，用于對所述去霧霾電能表圖像濾波以輸出濾波圖像，所述預處理單元與所述中值濾波單元連接，用于對所述濾波圖像進行灰度化處理以輸出灰度化圖像，所述目標識別單元與所述預處理單元和所述移動硬盤分別連接，將所述灰度化圖像中灰度值在所述電能表上限灰度閾值和所述電能表下限灰度閾值之間的像素識別并組成電能表表盤子圖像，所述模板匹配單元與所述目標識別單元和所述移動硬盤分別連接，基于所述電能表表盤子圖像在所述移動硬盤存儲的各類電能表模板中查詢匹配的目標電能表模板，給出所述目標電能表模板的最大刻度、最小刻度和指針模型，所述指針位置確定單元與所述目標識別單元和所述模板匹配單元分別連接，基于所述電能表表盤子圖像識別所述電能表表盤子圖像中與所述指針模型匹配的儀表指針，計算識別到的儀表指針與水平方向的指針角度，分別計算所述最大刻度和所述最小刻度與水平方向的最大刻度角度和最小刻度角度，根據指針角度在最大刻度角度和最小刻度角度之間的數值位置，確定室外電能表讀數；

所述中值濾波單元、所述預處理單元、所述目標識別單元、所述模板匹配單元和所述指針位置確定單元分別采用不同的FPGA芯片實現；

所述主控制器與所述語音識別器、所述無線通訊接口、所述機器人驅動機構、所述北斗星導航器、所述移動硬盤和所述讀數識別器分別連接，根據所述語音控制指令或所述遠程控制指令控制所述機器人驅動機構，所述主控制器接收所述讀數識別器發送的室外電能表讀數，并將所述室外電能表讀數通過所述無線通訊接口轉發到所述供電管理平臺，所述主控制器控制所述移動硬盤的數據存儲，所述遠程控制指令用于粗調所述機器人行進到目標讀表位置，所述語音控制指令用于細調所述機器人行進到目標讀表位置；

其中，所述主控制器無線接收所述供電管理平臺發送的遠程控制指令中的北斗星控制指令，所述北斗星控制指令包括目標北斗星數據，所述主控制器控制所述機器人驅動機構行進到所述北斗星導航器發送的當前北斗星數據匹配所述目標北斗星數據的位置；

所述主控制器在接收到所述無線通訊接口轉發的所述供電管理平臺成功收到室外電能表讀數的返回指令時，控制所述機器人的工作指示燈按預定頻率閃爍預定次數，以提示現場管理人員。