[發明專利]一種識別模擬指針式儀表讀數的電力巡檢方法和裝置

在審

• 申請號: 201811314096.3
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109711400A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 黃劍;王浚哲;晏箐陽;周銘;肖華
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32;G06K9/46;G06K9/62;G06K9/66;G07C1/20
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種識別模擬指針式儀表讀數的電力巡檢方法，其特征在于，包括：

(1)通過提取訓練集和測試集中圖片的HOG特征，構建最優SVM分類模型；

(2)提取待測儀表的候選矩形框，并對所有候選矩形框進行HOG特征提取后，采用上述SVM模型識別儀表矩形框，進而獲取放大后的刻度清晰的儀表圖片D2；

(3)利用SIFT方法將儀表圖片D2上的指針位置重建在標準儀表平面圖片D3上，識別待測儀表的讀數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，上述步驟(1)包括如下具體步驟：

(1.1)從訓練集中提取正負樣本的HOG特征向量x_i，用y_i∈{-1,1}標注訓練樣本的標簽：-1表示背景負例，1表示表盤正例；

(1.2)采用帶松弛變量的線性SVM對訓練集中的樣本進行訓練，獲取最初的SVM分類模型；

(1.3)利用上述獲取的SVM分類模型檢驗測試集樣本，將測試集中分類錯誤的樣本添加到訓練集，獲取最終優化的SVM模型。

3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，上述步驟(2)包括具體如下步驟：

(2.1)根據已有的待測儀表空間信息，調節成像裝置的角度，獲取初次圖片D1的采集；

(2.2)使用Selective Search方法在圖片D1中選擇待檢測區域；

(2.3)對上述待檢測區域中包含的所有矩形窗圖像進行HOG特征提取及SVM模型分類判決，直至被判決為儀表的矩形框出現；

(2.4)再次微調成像裝置，使上述儀表矩形框中的待測儀表中心P_c(x_c,y_c)與相機的成像中心P(x,y)之間的偏移最小化后，聚焦采集放大的儀表圖片D2。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的SVM模型分類判決方式為：

(2.3.1)當SVM預測值大于0，對應的矩形窗為儀表矩形框；當SVM預測值小于0，對應的矩形窗為背景矩形框；

(2.3.2)判決儀表矩形框個數不唯一時，執行非極大值抑制與Bounding Box回歸過程，擬合出唯一的儀表矩形框；判決儀表矩形框個數為0時，返回步驟(2.1)，直至判決出儀表矩形框。

5.如權利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)包括具體如下步驟：

(3.1)利用SIFT思想，計算所述儀表圖片D2和標準儀表平面圖片D3的關鍵點坐標和主方向，獲取SIFT描述子；

(3.2)根據SIFT描述子對上述儀表圖片D2和標準儀表平面圖片D3進行暴力匹配；

(3.3)使用RANSAC迭代算法，篩選出儀表圖片D2與標準儀表平面圖片D3之間的最優匹配點對，擬合放大后的儀表圖片D2到標準儀表表盤平面圖片D3的透視變換關系T₁；

(3.4)利用Hough線檢測原理定位指針在放大后儀表圖片D2中的位置，并將指針重建在標準儀表表盤平面圖片D3上；

(3.5)對表盤圖片D3進行極坐標變換與像素細化算法，將弧形刻度帶化曲為直，提取出骨架，得到儀表圖片D4，以便進一步讀數；

(3.6)按上述儀表圖片D4的列像素點數區分不同類型的刻度線以及指針在儀表圖片D4中的位置，計算儀表讀數；

(3.7)重置成像裝置，重復步驟(2.1)～(3.6)，直至識別全部待測儀表。

6.一種識別模擬指針式儀表讀數的電力巡檢裝置，其特征在于，包括：電源、可編程網絡相機、相機步進電機、激光雷達、Nvidia主控板和ARM微控制核心板；

所述的激光雷達(6)、可編程網絡相機(4)和ARM微控制核心板與Nvidia主控板信息交互；

所述的Nvidia主控板為主控制器，用于執行所有主執行過程；

所述的可編程網絡相機(4)用于獲取待識別的外界圖像；

所述的激光雷達(6)為建圖及導航提供硬件支持；

所述的ARM微控制核心板用于控制相機步進電機；

所述的電源用于對可編程網絡相機(4)、激光雷達(6)、Nvidia主控板與ARM微控制核心板提供穩定電壓。