[發明專利]一種基于視覺的配電柜開關狀態自動識別方法

有效

• 申請號: 202010319856.0
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN113537224B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 梁煒;張吟龍;苑明哲;苑旭東;王愷;李世明;彭士偉;夏曄
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所;廣州中國科學院沈陽自動化研究所分所
• 主分類號: G06V10/26
• 分類號: G06V10/26;G06V10/44;G06V10/28;G06V10/42;G06V10/30;G06V10/762;G06V10/764;G06V10/48
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發明涉及計算機視覺技術以及信號處理技術，具體涉及一種基于視覺的配電柜開關狀態自動識別方法，具體包括以下步驟：獲取含有邊界特征點的配電柜面板圖像；提取配電柜面板圖像中的邊界特征點；對含有邊界特征點的配電柜面板圖像進行透視投影變換，得到矯正后的配電柜目標圖像；對矯正后的配電柜目標圖像進行目標區域背景移除，提取包含開關序列的目標區域二值圖像；再進行分組，得到每組開關的組頭區域和組成員區域；對二值圖像進行形態學濾波；對經形態學濾波后的二值圖像中組頭區域和組成員區域進行判別性特征提取，識別開關的開閉狀態。本發明的有益效果在于,其能夠充分利用開關序列在水平和垂直方向的幾何約束信息實現開關區域聚類。

技術領域

本發明涉及計算機視覺技術以及信號處理技術，具體涉及一種基于視覺的配電柜開關狀態自動識別方法。

背景技術

隨著電網規模日益擴大，變電站配電柜數量與日俱增，配電柜面板一系列開關的開閉狀態直接關系到臨近小區日常用電量。目前對開關狀態的檢查是由巡檢員的日常巡檢來實現的，而人為不可控因素，比如巡檢疲勞、開關狀態誤判斷會導致配電功能失效，進而造成小區日常供電不足、電氣設備受損等后果。采用視覺方法來自動檢測配電柜面板的開關狀態能極大地彌補人工巡檢的缺陷，提高檢測效率、降低人力成本，同時也能減少人為不可控因素對設備狀態檢測帶來的潛在威脅。但是現有的基于視覺的開關狀態識別方案針對任意視角拍攝的圖像，存在邊框提取失效、選擇的特征判別性不高、狀態識別通用性不強等問題，大大制約了視覺自動檢測在配電柜開關狀態識別的應用。

發明內容

針對現有的配電柜開關視覺自動識別的缺陷，本方法能快速、可靠地檢測出面板開關陣列區域的邊框，提取判別性好、通用性強的特征，具有較好的識別準確率和運算效率。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種基于視覺的配電柜開關狀態自動識別方法，包括以下步驟：

1)在配電柜面板的四個角點處分別設置邊界特征點，獲取含有邊界特征點的配電柜圖像；所述配電柜圖像包含開關序列；

2)提取配電柜圖像中的邊界特征點；若提取邊界特征點失敗，則返回步驟1)重新提取邊界特征點，反之，若邊界特征點提取成功，則進入到下一步驟；

3)對含有邊界特征點的配電柜圖像進行透視投影變換，得到矯正后的配電柜目標圖像；

4)對矯正后的配電柜目標圖像進行目標區域背景移除，提取包含開關序列的目標區域二值圖像；

5)對二值圖像通過聚類進行分組，得到開關序列中每組開關的組頭區域和組成員區域；

6)對二值圖像進行形態學濾波；

7)對經形態學濾波后的二值圖像中組頭區域和組成員區域進行判別性特征提取，識別開關的開閉狀態。

所述步驟2)中提取配電柜圖像的邊界特征點，具體包括以下步驟：

步驟1：通過Canny邊緣檢測方法提取配電柜圖像中的邊緣信息；

步驟2：將邊緣信息通過霍夫變換提取配電柜圖像邊緣的四個角點位置，即邊界特征點。

所述步驟1中通過Canny邊緣檢測方法提取圖像的邊緣信息，具體包括以下步驟：

步驟1.1：預先設定RGB閾值來提取配電柜圖像的角點區域；配電柜圖像邊緣為圖像邊框；

步驟1.2：通過Canny邊緣檢測方法來提取角點區域的邊界特征點邊緣信息，即邊界特征點區域輪廓。

所述步驟2中利用霍夫變換計算得到配電柜圖像中邊界特征點區域輪廓的中心點坐標，即邊界特征點，

記為{P₁，P₂，P₃，P₄}，