[發明專利]基于ORB特征匹配與yolo的空氣開關狀態檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 202110017776.4
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112749656B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 謝勇添;李元九;顏泗海;謝劍鋒;劉祖峰;張宏坡;林明福;陳圣毅
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司泉州供電公司;福建和盛高科技產業有限公司;泉州億興電力工程建設有限公司泉州經濟技術開發區分公司
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/25;G06V10/46;G06V10/774;G06V10/75;G01R31/327
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 李秀梅

本發明提供一種基于ORB特征匹配與yolo的空氣開關狀態檢測方法，包括如下步驟：A、拍攝包含空氣開關的設備圖像樣本以建立數據集；B、進行yolo模型的訓練與導出；C、制作標準模板；D、拍攝包含待檢測空氣開關的設備圖像，并對該設備圖像進行ORB特征點提取和生成對應的特征向量；E、進行特征匹配以定位出待檢測空氣開關，并對步驟D中的設備圖像進行矯正；F、得到與標準模板基本一致的待檢測開關圖像；G、將待檢測開關圖像輸入經步驟B處理后的yolo模型，得到開關的個數及每個開關的狀態；F、判斷空氣開關狀態是否異常，并告警。本發明抗干擾性強、誤檢率低、準確率高，還可減小工作量。

技術領域

本發明涉及一種基于ORB特征匹配與yolo的空氣開關狀態檢測方法及裝置。

背景技術

電力通信系統的穩定性直接影響到電網運行的可靠性與穩定性，因此電力通信設備的維護至關重要，而空氣開關是一種非常重要的電器，它集控制和多種保護功能于一身。空氣開關不僅可以完成接觸和分斷電路，還能對電路或電氣設備發生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護，因此對空氣開關的檢測和維護是電力通信機房必不可少的環節。目前，電力通信機房設備檢測一般采用人工檢測或固定相機監控的檢測方式，這兩種方式均存在缺陷：人工檢測的方式，因人員自身主觀因素，易造成誤檢、錯檢或漏檢；固定相機監控的檢測方式，其檢測范圍有限，當需檢測的設備增多時，其檢測成本也會增加，而且固定相機監控的檢測方式，大多采用模板匹配算法進行空氣開關狀態檢測，該方法易受外部環境影響，其魯棒性差。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提出一種基于ORB特征匹配與yolo?的空氣開關狀態檢測方法及裝置，抗干擾性強、誤檢率低、準確率高，還可減小工作量。

本發明通過以下技術方案實現：

基于ORB特征匹配與yolo的空氣開關狀態檢測方法，包括如下步驟：

A、控制巡檢機器人以指定的姿勢在指定的地點拍攝包含空氣開關的設備圖像樣本以建立數據集，并記錄拍攝各圖像樣本時的位置和姿勢；

B、根據數據集的設備圖像樣本進行yolo模型的訓練與導出；

C、根據數據集的設備圖像樣本制作各空氣開關所對應的標準模板，并對各標準模板進行特征點提取和生成對應的特征向量；

D、控制巡檢機器人根據步驟A記錄的位置和姿勢拍攝包含待檢測空氣開關的設備圖像，并對該設備圖像進行ORB特征點提取和生成對應的特征向量；

E、將步驟D中的特征點、特征向量分別與步驟C中對應標準模板的特征點、特征向量進行RANSAC特征匹配，以在該設備圖像中定位出待檢測空氣開關，并獲取透視變換矩陣以對步驟D中的設備圖像進行矯正；

F、根據特征匹配結果，對經步驟E的設備圖像進行ROI扣取，得到與標準模板基本一致的待檢測開關圖像；

G、將待檢測開關圖像輸入經步驟B處理后的yolo模型，得到每個開關的位置及狀態，并根據位置的個數確定空氣開關的個數；

H、將步驟G得到的空氣開關個數及其狀態與電力公司管理后臺數據進行對比，判斷空氣開關狀態是否異常，以及是否存在漏檢，若異常或者存在漏檢，進行告警。

進一步的，所述步驟A還包括：對設備圖像樣本進行鏡像翻轉、平移變換、仿射變換、添加隨機噪聲、隨機亮度變化的圖像處理操作后，再建立數據集。

進一步的，所述步驟B包括：

B1、將數據集中各設備圖像樣本中的空氣開關區域通過矩形框進行數據標注，數據標注將記錄空氣開關區域在圖像中的位置(x,y,w,h)以及空氣開關的狀態(on、off)，其中，(x,y)表示圖像左上角坐標，w、h分別表示空氣開關區域的寬和高；

B2、將經步驟B1處理后的數據集分為訓練集和測試集；