[發明專利]一種電力巡檢中保護屏智能識別系統的構建方法

有效

• 申請號: 201710681386.0
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107563396B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 楊育彬;李瑮
• 申請（專利權）人: 南京大學;國網遼寧省電力有限公司信息通信分公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G06K9/54
• 分類號: G06K9/54;G06K9/62
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華;于瀚文

技術領域

本發明屬于機器視覺領域，涉及一種電力巡檢中保護屏智能識別系統的構建方法。

背景技術

為了保證電力設備的運行穩定，電力巡檢是其中必不可少的一環。電力巡檢是通過巡檢員定期對設備及周圍環境進行巡視與檢查，進而及時地發現設備可能存在的缺陷以及可能產生的安全隱患，保證設備的運行安全以及整個系統的穩定運轉。整個電網已經深入到人們身邊的各個角落，電力對人們的重要性甚至可以說不亞于空氣，而且隨著社會的不斷發展，電網系統也愈發復雜，電力巡檢任務重要性也不斷增強。

傳統的電力巡檢過程例如電力保護屏的巡檢是通過巡檢員手持工作手冊，將設備中的開關逐個與手冊信息進行比對，任務繁重且單調，容易使人產生疲勞以及誤操作進而引發電力事故，嚴重時甚至會導致大面積停電。此時可以針對保護屏的巡檢任務，通過機器學習以及機器視覺的手段，通過計算機構建一個智能識別系統，將這種枯燥的工作交由軟件完成，大大減輕巡檢員的壓力。

發明內容

發明目的：針對電力巡檢中的迫切需求，發明了一種保護屏智能識別系統構建方法。

通過本發明構建的保護屏智能識別系統，旨在利用機器學習與機器視覺的手段，將繁雜的電力巡檢任務交由智能系統完成。本發明對于采集的保護屏圖像利用機器學習與機器視覺的技術進行自動的分割與定位，獲取壓板開關目標并自動識別其狀態。

技術方案：一種電力巡檢中保護屏智能識別系統的構建方法，提出了一種針對保護屏設備采集的圖像進行智能分析的自動化解決方案，具體包括以下步驟：

步驟1，標簽識別：載入采集到的保護屏設備圖像，識別圖像中的標簽區域，提取標簽的輪廓以及包含區域，通過OCR(Optical Character Recognition，光學字符識別)光學字符識別技術識別標簽內容，獲得對應的設備配置信息；

步驟2，圖像矯正：基于步驟1獲得的標簽輪廓，通過角點檢測篩選出所需要的角點，根據角點計算得到仿射變換矩陣A，將矩陣A作用于所采集的圖像上實現圖像旋轉與縮放的矯正；

步驟3，圖像的預處理：利用標簽的區域位置信息以及對應的設備配置信息對圖像進行顏色空間轉換和閾值化操作，將閾值化后的圖像在行和列方向上進行直方圖累加，利用累加得到的直方圖對圖像進行裁剪，獲得新的圖像；

步驟4，分類器的訓練及使用：通過預先采集的保護屏設備圖像，摳取(一般人工進行摳取)壓板開關的正例圖像樣本以及非目標的負例圖像樣本，提取樣本的顏色特征直方圖作為分類的特征，使用SVM進行訓練獲得分類器，對步驟3中獲得的圖像中的待識別像素區域生成高斯分布隨機數，將采樣的測試區域進行分類，保留正例像素區域，從而得到新的二值化圖像；

步驟5，圖像的行分割：從設備配置信息中獲取圖像的行數信息，利用步驟4獲得的二值化圖像的列累加直方圖尋找合適的行分割點，進而獲得按行分塊的圖像；

步驟6，圖像的列分割：利用步驟1中獲得的設備配置信息中獲得相應每一行的開關數目，再利用步驟5中處理后的行分塊圖像計算行累加直方圖尋找合適的列分割點，進而獲得單個的待識別壓板開關的閾值化圖像；

步驟7，目標的定位：利用步驟6中獲得的單個待識別壓板開關的閾值化圖像以及設備配置信息中的開關類別信息，確定聚類中心數量，利用K-Means算法對閾值化圖像中的像素點進行聚類操作，獲得每個像素所屬的類別以及聚類中心，得到壓板開關的每個部件的位置信息；

步驟8，狀態的識別與反饋：利用步驟7中獲得的壓板開關的每個部件的位置信息，計算部件之間的相對位置關系進而判斷出開關的狀態，并將識別的狀態反饋用戶。

步驟1包括：

載入采集到的保護屏設備圖像作為原圖像，將原圖像按照標簽顏色區域進行閾值化操作得到二值化圖像，在二值化圖像中尋找標簽區域輪廓，并且找到輪廓對應的外接矩形，摳出標簽對應的矩形區域作為待識別的目標區域，利用OCR光學字符識別技術識別標簽編號，再依據標簽編號獲得對應的設備配置信息。

所述設備配置信息中，所包含的參數包括當前保護屏壓板開關的行數row_number、每一行中壓板開關的類型row_type、每一行所包含的壓板開關的個數number_per_row以及每個壓板開關應為的狀態state_per_object。

搜集到的原始圖像往往因為采集中的人為因素使得圖像產生一定的仿射變換，而旋轉和縮放會使得在識別開關狀態與確定算法的超參數時遇到困難，所以需要進行一定的矯正操作。因此步驟2包括：