[發(fā)明專利]基于嵌入式的表計(jì)識(shí)別與讀數(shù)系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910987187.1
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN110837825A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯春萍;曹凱鑫;王致芃;許世盾;田海瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/20
• 分類號(hào): G06K9/20;G06K9/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種基于嵌入式的表計(jì)識(shí)別與讀數(shù)系統(tǒng)，包括下列步驟：(1)視頻流的采集；(2)表計(jì)霧濃度等級判別；(3)表計(jì)識(shí)別：TX1搭載有GPU模塊，通過GPU調(diào)用YOLO深度學(xué)習(xí)框架；YOLO通過采集的表計(jì)圖片集，訓(xùn)練生成權(quán)重文件和配置文件，修改YOLO中的detector.c函數(shù)，使之在載入一次必須的權(quán)重文件和配置文件后，不再重復(fù)載入，而是循環(huán)檢測圖片；(4)表計(jì)讀數(shù)與數(shù)據(jù)備份。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及基于嵌入式的表計(jì)識(shí)別與讀數(shù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

自1971年單片機(jī)出現(xiàn)以來，各種微處理器就隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展而不斷更新?lián)Q代，嵌入式系統(tǒng)最初就是基于單片機(jī)的，發(fā)展至今已有近50年的歷史。嵌入式系統(tǒng)是嵌入式專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡稱，與通常意義上的操作系統(tǒng)不同[1]，嵌入式系統(tǒng)是為了解決某個(gè)問題或?qū)崿F(xiàn)某個(gè)功能而專門開發(fā)的，經(jīng)常是批量生產(chǎn)從而滿足某種設(shè)備制造的需要。隨著近代科技的不斷進(jìn)步，尤其是近年來各種智能化設(shè)備的不斷普及與發(fā)展，對各種嵌入式系統(tǒng)的需求也隨之越來越大。嵌入式系統(tǒng)最突出的特點(diǎn)就是體積較小，便于集成到各種小型設(shè)備或搭載到各種系統(tǒng)當(dāng)中。特別是集成電路的出現(xiàn)以及芯片技術(shù)的發(fā)展，使得各種微處理器的體積不斷縮小，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域也因此變得越來越廣泛。

嵌入式系統(tǒng)在智能系統(tǒng)特別是智能機(jī)器人領(lǐng)域具有至關(guān)重要的地位，各種各樣的小體積，高效能，專用性強(qiáng)的嵌入式系統(tǒng)是智能機(jī)器人的重要組成部分。智能機(jī)器人體積小，功能豐富，能夠完成很多人類所不能完成的工作，或者代替人類去完成一些危險(xiǎn)的工作，因此智能機(jī)器人研究成為了近年來的熱門研究領(lǐng)域。變電站智能機(jī)器人巡檢是智能機(jī)器人應(yīng)用的一個(gè)重要方面，主要負(fù)責(zé)代替人類進(jìn)行變電站異常檢測、表計(jì)識(shí)別、表計(jì)讀數(shù)等工作。

變電站內(nèi)存在各種表計(jì)，數(shù)目繁多，傳統(tǒng)方式是依靠人工尋找表計(jì)，標(biāo)出表計(jì)類別并進(jìn)行讀數(shù)記錄。由于僅僅依靠人工讀表、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息會(huì)浪費(fèi)大量人力物力且效率低下，而且當(dāng)天氣惡劣或表計(jì)周邊環(huán)境較為危險(xiǎn)時(shí)也不方便進(jìn)行人工操作，導(dǎo)致越來越難以滿足變電站的需求。智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)通過有效的表計(jì)識(shí)別與讀數(shù)算法，可以快速完成表計(jì)識(shí)別與讀數(shù)，而且能適應(yīng)各種危險(xiǎn)環(huán)境，不僅節(jié)省了大量人力物力，也大大提高了變電站工作效率。表計(jì)識(shí)別一般基于深度學(xué)習(xí)框架，通過大量樣本訓(xùn)練從而完成分類識(shí)別，而表計(jì)讀數(shù)算法則大多基于Hough檢測[2-4]，一般分為三個(gè)步驟：指針區(qū)域提取、指針定位和指針讀數(shù)[5]，表計(jì)識(shí)別與讀數(shù)都需要進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算，對設(shè)備性能要求較高。傳統(tǒng)的表計(jì)識(shí)別與讀數(shù)系統(tǒng)大多都是基于計(jì)算機(jī)等大型設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，識(shí)別與讀數(shù)準(zhǔn)確率較高但體積龐大，一般無法用于移動(dòng)巡檢系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測。針對此問題，本文提出了基于TX1嵌入式系統(tǒng)的表計(jì)識(shí)別與讀數(shù)系統(tǒng)，該嵌入式系統(tǒng)不僅搭配了四核CPU還搭載了專用于圖像處理的GPU，能夠快速運(yùn)行深度學(xué)習(xí)框架完成表計(jì)識(shí)別，高效進(jìn)行圖像處理完成表計(jì)讀數(shù)，且體積不過平板大小，方便嵌入到智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)中，跟隨機(jī)器人巡檢過程，完成實(shí)時(shí)視頻流的采集和表計(jì)識(shí)別與讀數(shù)工作。該系統(tǒng)較傳統(tǒng)表計(jì)識(shí)別與讀數(shù)系統(tǒng)縮小了體積，提高了表計(jì)識(shí)別與讀數(shù)的效率與精度。

[1]涂剛,陽富民,胡貫榮.嵌入式操作系統(tǒng)綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2000,17(11).

[2]Hao Z L,Chen X H,Hu J Q,et al.OpenCV-Based Automatic DetectionSystem for AutomobileMeter[J].Applied Mechanics and Materials,2014,615:149-152.

[3]Zhang Z,Chen G,Li J,et al.The Research on Digit RecognitionAlgorithm for Automatic Meter Reading System[C]//Intelligent Control&Automation.IEEE,2010.