[發明專利]基于背景差分和迭代搜索的高壓隔離開關狀態識別方法

有效

• 申請號: 201810055660.8
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108334824B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 江翼;程林;趙坤;高山;彭凱;薛彧;騰云;周盟;馮正新;張靜;周文;李夢齊;劉正陽;蘇丹
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院;華中科技大學
• 主分類號: G06V20/20
• 分類號: G06V20/20
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張惠玲

1.一種基于背景差分和迭代搜索的高壓隔離開關狀態識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)，從視頻監控圖像中取多幀連續圖像序列，將多幀圖像序列中對應位置的像素點灰度值取中間值作為背景圖像中對應像素點的灰度值，獲取背景圖像；

步驟2)，對當前幀圖像和背景幀圖像進行差分運算，得到前景圖像；

步驟3)，通過陰影抑制法對前景圖像進行處理，標記出高壓隔離開關的位置；

步驟4)，當高壓隔離開關的位置發生變化時，通過迭代計算跟蹤高壓隔離開關的位置；

步驟5)，以上一幀的結果作為輸入循環迭代，獲取高壓隔離開關的運動軌跡；

步驟6)，獲取高壓隔離開關的運動軌跡后，根據開關追蹤點與中心線的夾角分析高壓隔離開關的狀態；

在所述步驟1)中，先對視頻監控圖像進行預處理，消除視頻監控圖像中的噪聲；然后對多幀連續圖像序列進行分幀處理，將多幀圖像序列中對應位置的像素點灰度值按從小到大排列，然后取中間值作為背景圖像中對應像素點的灰度值，完成背景建模，確定背景圖像；

在所述步驟2)中，設P_t(x,y)、F_t(x,y)分別為當前幀與背景幀圖像，K為前景灰度閥值，將當前幀與背景幀作灰度減法運算并取絕對值，滿足|P_t(x,y)-F_t(x,y)|K條件的像素點為前景點，進一步得到前景圖像；

在所述步驟3)中，通過基于YUV彩色空間的陰影抑制法對前景圖像進行后處理，消除圖像中的陰影，并獲取高壓隔離開關的位置，

N_x,y的值等于1時表示此像素點是前景運動目標，N_x,y等于0時表示此像素點屬于背景區域，其中，D(Y)是當前像素點和背景像素點的亮度差值，D(U)與D(V)分別是當前像素點和背景像素點的色度差值，K(Y)是亮度差分閾值，K(UV)是色度檢測閾值；

在所述步驟4)包括以下步驟：

步驟4-1)，在步驟1)至步驟3)中的背景差分法檢測視頻第1幀圖像序列和后續多幀圖像序列中高壓隔離開關的位置，并用方框標注出高壓隔離開關的位置，若在后續其中一幀多幀圖像序列中方框和第1幀圖像序列的方框重合面積低于設定閾值，判斷高壓隔離開關此時處于運動狀態，啟用追蹤算法；

步驟4-2)，當啟用追蹤算法時，先將圖像從RGB顏色空間轉換為HSV顏色空間，對H分量進行直方圖統計，直方圖代表不同H分量取值出現的概率，得到顏色概率查找表，再將圖像中每個像素值用其顏色出現的概率進行替換，由此得到顏色概率分布圖；

步驟4-3)，對圖像進行迭代找到概率分布的極值來定位目標，具體包括以下步驟：

步驟4-3-1)，在顏色概率分布圖中選取搜索框W；

步驟4-3-2)，計算零階矩，

N₀₀＝∑_x∑_yP(x,y)，

“x”和“y”分別指圖像像素點的橫坐標和縱坐標；

計算一階矩，

N₁₀＝∑_x∑_yxP(x,y),N₀₁＝∑_x∑_yyP(x,y)，

計算搜索框的質心，

“X_C”、“Y”表示搜索框質心的橫坐標和縱坐標；

步驟4-3-3)，調整搜索框寬度，寬度為長度為l＝1s；

步驟4-3-4)，移動搜索框的中心到質心，如果移動距離大于預設的固定閾值，則重復步驟4-3-2)至步驟4-3-4)，直到搜索框的中心與質心間的移動距離小于預設的固定閾值。

2.根據權利要求1所述的基于背景差分和迭代搜索的高壓隔離開關狀態識別方法，其特征在于，在所述步驟5)中，將步驟4-3)擴展到連續圖像序列，將上一幀的結果包括搜索框的大小和中心，作為下一幀搜索框的初始值，如此循環迭代。

3.根據權利要求1所述的基于背景差分和迭代搜索的高壓隔離開關狀態識別方法，其特征在于，在所述步驟6)中，將攝像頭固定安裝在高壓隔離開關的正下方并位于兩塊閘刀正中間的位置，以兩閘刀的中線為基準線，實時跟蹤選定跟蹤點的位置，設跟蹤點和高壓隔離開關中間點所成直線到基準線的角度為θ，根據下面的規則對高壓隔離開關的狀態進行判定：

若θθ₀，則高壓隔離開關處于斷開狀態；

若θθ₁，則高壓隔離開關處于閉合狀態；

若θ_tθ_t+Δt，則高壓隔離開關處于由斷開至閉合的狀態；

若θ_tθ_t+Δt，則高壓隔離開關處于由閉合至斷開的狀態；

其中，θ₀、θ₁分別為判斷斷開、閉合狀態的閾值，θ_t、θ_t+Δt分別為t和t+Δt時刻的視頻幀中跟蹤點和高壓隔離開關中間點所成直線到基準線的角度。