CN105093167B - 室外电能表故障自动检验终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种室外电能表故障自动检验终端，包括红外收发器、CCD高清摄像头、图像处理器和ARM11处理器，红外收发器用于向被检测电能表发送测试信号，以便于被检测电能表控制其显示屏显示测试信号包括的测试字符串，CCD高清摄像头用于对被检测电能表的显示屏进行拍摄以输出测试图像，图像处理器与CCD高清摄像头连接，用于对测试图像进行图像处理，以识别测试图像中的字符串并作为识别字符串输出，ARM11处理器与图像处理器连接，用于将识别字符串与测试字符串进行比较，以确定是否发出故障报警信号。所述检测终端还包括去雾霾处理设备以实现对图像的清晰化处理。通过本发明，能够在各种天气下实现对室外电能表故障的全自动精确检测。

Description

室外电能表故障自动检验终端

本发明是申请号为201510152050.6、申请日为2015年4月1日、发明名称为“室外电能表故障自动检验终端”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及电能表领域，尤其涉及一种室外电能表故障自动检验终端。

背景技术

电能表是供电管理部门用来检测各个用电单位或个人所使用电能的计量设备，是向各个用电单位或个人进行收费的依据，因此，电能表是否存在故障决定供电部门是否能够公正地对用电单位或个人进行收费。

电能表的信息主要通过其显示屏进行传达。在电能表的生产过程中，其显示屏或处理设备或传输设备难免会出现缺陷，导致显示屏的显示不符合预期，存在缺陷，严重影响计量信息的传达。因此，需要对怀疑存在故障的电能表进行检测，尤其对于一些室外电能表，由于距离高压线路较近，不利于拆卸，也不利于靠近检验，因而对检验的要求较高。

现有技术中对疑似故障的室外电能表进行显示缺陷检测主要采用人工检测方式，检测工序多，检测人员需要输入的步骤复杂，检测的准确度和效率都不高，而且需要卸掉电能表进行离线检测，即使有一些电子的在线检验终端，对于雾霾天气下的室外电能表，因为一些是在高压线路附近而不能靠近检测，导致其检测精度很容易受到雾霾程度的影响。

因此，需要一种新的基于电子检测的室外电能表故障检验终端，替代复杂低效的人工检测方式，改造现有的构造简单的电子检验终端，实现对各种类型的室外电能表的显示缺陷的在线检测。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种室外电能表故障自动检验终端，采用图像处理技术首先检测电能表的轮廓，以确定电能表的类型，根据电能表的类型确定电能表显示缺陷检测的各个参数，采用红外传输方式实现电能表和检验终端之间的信息交互，提高电能表缺陷检测的通用性和智能化程度，更关键的是，根据大气衰减模型确定雾霾对图像的影响因素，并对多雾天气下采集的电能表测试图像进行去雾霾化处理，获得清晰的电能表测试图像，从而保障室外电能表故障检验的准确性。

根据本发明的一方面，提供了一种室外电能表故障自动检验终端，所述检验终端包括红外收发器、CCD高清摄像头、图像处理器和ARM11处理器，所述红外收发器用于向被检测电能表发送测试信号，以便于所述被检测电能表控制其显示屏显示所述测试信号包括的测试字符串，所述CCD高清摄像头用于对所述被检测电能表的显示屏进行拍摄以输出测试图像，所述图像处理器与所述CCD高清摄像头连接，用于对所述测试图像进行图像处理，以识别所述测试图像中的字符串并作为识别字符串输出，所述ARM11处理器与所述图像处理器连接，用于将所述识别字符串与所述测试字符串进行比较，以确定是否发出故障报警信号。

更具体地，在所述室外电能表故障自动检验终端中，还包括：供电电源，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；复位单元，用于将所述检验终端内的各个电子部件恢复到默认状态，所述各个电子部件的默认状态为所述检验终端制造厂商在所述检验终端出厂时设定的状态；静态存储器，用于预先存储各个种类的电能表的基准图像模板，每一个种类的电能表的基准图像模板为对每一个种类的基准电能表预先拍摄所获得的图案，所述静态存储器还预先存储了电能表信息表，所述电能表信息表以电能表种类为索引，保存了每一种电能表的红外通信地址、测试字符串、字符上限灰度阈值和字符下限灰度阈值，所述字符上限灰度阈值和所述字符下限灰度阈值用于将图像中对应种类电能表的显示屏上的字符与图像背景分离；报警器件，与所述ARM11处理器连接，包括扬声器和报警LED灯，所述扬声器用于播放与所述故障报警信号对应的语言警示文件，所述报警LED灯用于在接收到所述故障报警信号时显示红色，在接收到无故障提示信号时显示绿色；所述CCD高清摄像头用于对所述被检测电能表的显示屏进行拍摄以输出测试图像，还用于对所述被检测电能表的外形进行拍摄以输出轮廓图像，所述测试图像和所述轮廓图像的分辨率都为1920×1080；去雾霾处理设备，位于所述CCD高清摄像头和所述图像处理器之间，用于接收所述测试图像和所述轮廓图像，对所述测试图像和所述轮廓图像分别进行去雾处理以获得去雾测试图像和去雾轮廓图像，替代所述测试图像和所述轮廓图像，将所述去雾测试图像和去雾轮廓图像输入所述图像处理器；所述去雾霾处理设备包括：雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时检测被检测电能表所在位置的雾霾浓度，并根据雾霾浓度确定雾霾去除强度，所述雾霾去除强度取值在0到1之间；整体大气光值获取子设备，与所述CCD高清摄像头连接以获得所述测试图像，计算所述测试图像中每一像素的灰度值，将灰度值最大的像素的灰度值作为整体大气光值；大气散射光值获取子设备，与所述CCD高清摄像头和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述测试图像的每一个像素，提取其R，G，B三颜色通道像素值中最小值作为目标像素值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器EPGF(edge-preservinggaussianfilter)对所述目标像素值进行滤波处理以获得滤波目标像素值，将目标像素值减去滤波目标像素值以获得目标像素差值，使用EPGF对目标像素差值进行滤波处理以获得滤波目标像素差值，将滤波目标像素值减去滤波目标像素差值以获得雾霾去除基准值，将雾霾去除强度乘以雾霾去除基准值以获得雾霾去除阈值，取雾霾去除阈值和目标像素值中的最小值作为比较参考值，取比较参考值和0中的最大值作为每一个像素的大气散射光值；介质传输率获取子设备，与所述整体大气光值获取子设备和所述大气散射光值获取子设备分别连接，将每一个像素的大气散射光值除以整体大气光值以获得除值，将1减去所述除值以获得每一个像素的介质传输率；清晰化图像获取子设备，与所述CCD高清摄像头、所述整体大气光值获取子设备和所述介质传输率获取子设备分别连接，将1减去每一个像素的介质传输率以获得第一差值，将所述第一差值乘以整体大气光值以获得乘积值，将所述测试图像中每一个像素的像素值减去所述乘积值以获得第二差值，将所述第二差值除以每一个像素的介质传输率以获得每一个像素的清晰化像素值，所述测试图像中每一个像素的像素值包括所述测试图像中每一个像素的R，G，B三颜色通道像素值，相应地，获得的每一个像素的清晰化像素值包括每一个像素的R，G，B三颜色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值组成去雾测试图像；所述去雾霾处理设备对所述轮廓图像进行的去雾处理方式与对所述测试图像进行的去雾处理方式相同；所述图像处理器与所述去雾霾处理设备连接，包括电能表类型识别单元、对比度增强单元、中值滤波单元、灰度化处理单元、字符分割单元和字符识别单元，所述电能表类型识别单元与所述去雾霾处理设备和所述静态存储器分别连接，将所述去雾轮廓图像与所述各个种类的电能表的基准图像模板逐一匹配，将匹配成功的基准图像模板对应的电能表类型作为已定电能表类型输出到所述静态存储器中进行保存，所述对比度增强单元与所述CCD高清摄像头连接以对所述去雾测试图像进行对比度增强处理，以获得增强图像，所述中值滤波单元与所述对比度增强单元连接以对所述增强图像进行中值滤波处理，以获得滤波图像，所述灰度化处理单元与所述中值滤波单元连接，对所述滤波图像进行灰度化处理，以获得灰度化图像，所述字符分割单元与所述灰度化处理单元和所述静态存储器分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在已定字符上限灰度阈值和已定字符下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个字符子图像，所述字符识别单元与所述字符分割单元连接，基于预定的OCR识别算法识别出每一个字符子图像对应的字符，并按照每一个字符子图像在所述灰度化图像中的位置将识别出的多个字符进行组合，以获得所述识别字符串；所述ARM11处理器与所述图像处理器的各个单元、所述静态存储器、所述CCD高清摄像头和所述红外收发器分别连接，首先控制所述CCD高清摄像头拍摄所述轮廓图像，控制所述去雾霾处理设备对所述轮廓图像进行去雾处理，控制所述电能表类型识别单元识别出所述已定电能表类型，随后，在所述静态存储器中基于所述已定电能表类型查找所述电能表信息表，以获得所述已定电能表类型对应的红外通信地址、测试字符串、字符上限灰度阈值和字符下限灰度阈值并分别作为已定红外通信地址、已定测试字符串、已定字符上限灰度阈值和已定字符下限灰度阈值保存到静态存储器中，控制所述红外收发器向具有已定红外通信地址的被检测电能表发送包括所述已定测试字符串的测试信号，以便于所述被检测电能表控制其显示屏显示所述测试信号包括的已定测试字符串，所述ARM11处理器在预设时间后控制所述CCD高清摄像头拍摄测试图像，控制所述去雾霾处理设备对所述测试图像进行去雾处理，并启动所述对比度增强单元、所述中值滤波单元、所述灰度化处理单元、所述字符分割单元和所述字符识别单元以获得所述识别字符串，并将所述识别字符串与所述静态存储器中保存的已定测试字符串相匹配，匹配成功则发出无故障提示信号，匹配失败则发出故障报警信号；其中，所述被检测电能表在接收到包括所述已定测试字符串的测试信号时，使用其内置存储器实时保存其当前读数，以便于在检验结束后在其显示屏上恢复其当前读数。

更具体地，在所述室外电能表故障自动检验终端中，所述电能表类型识别单元、所述对比度增强单元、所述中值滤波单元、所述灰度化处理单元、所述字符分割单元和所述字符识别单元分别采用不同的FPGA芯片来实现。

更具体地，在所述室外电能表故障自动检验终端中，所述检验终端还包括：条形码解析器，以检测被检测电能表上所贴有的条形码，获得对应的被检测电能表归属的用户姓名和用户地址。

更具体地，在所述室外电能表故障自动检验终端中，所述检验终端还包括：无线通信接口，与所述ARM11处理器和所述条形码解析器连接，以在接收到所述故障报警信号时将所述用户姓名和所述用户地址无线发送到远端的供电管理平台。

更具体地，在所述室外电能表故障自动检验终端中，所述检验终端还包括：摄像辅助光源，包括亮度传感器和照明光源，所述亮度传感器用于检测环境亮度，所述照明光源与所述亮度传感器连接，用于基于所述环境亮度调整其提供的、用于辅助CCD高清摄像头拍摄的照明光强度。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为本发明的室外电能表故障自动检验终端的一实施方案的结构方框图。

图2为本发明的室外电能表故障自动检验终端的又一实施方案的结构方框图。

图3为根据本发明实施方案示出的室外电能表故障自动检验终端的去雾霾处理设备的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的室外电能表故障自动检验终端的实施方案进行详细说明。

电能表的应用广泛，是供电管理部门管理用户用电的最基础的计量终端，每一个用电用户都需要安装一个电能表以实时计量其用电额度，因而，电能表的需求量特别大，电能表的市场也非常活跃。

当前市场上常见的电能表可以有以下几种分类方式：(1)按用途：工业与民用表、电子标准表、最大需量表、复费率表；(2)按结构和工作原理：感应式(机械式)、静止式(电子式)、机电一体式(混合式)；(3)按接入电源性质：交流表、直流表；(4)按准确级：常用普通表：0.2S、0.5S、0.2、0.5、1.0、2.0等；(5)按安装接线方式：直接接入式、间接接入式；(6)按用电设备：单相、三相三线、三相四线电能表。

当用户对电能表显示屏的读数存在疑问而进行报修，或供电管理部门安排工作人员对其所管理的电能表进行日常维护时，都需要使用电能表缺陷检验终端对电能表进行检查，由于电能表数量巨大，因此电能表缺陷检验终端的检测效率、准确度和性价比都要求苛刻，尤其一些靠近高压线路的室外电能表的检测，受制于安装环境，其对故障检验的要求更高。现有的人工检测方式或简单的电子检测方式已满足不了供电管理部门的当前需求。

本发明搭建了一种室外电能表故障自动检验终端，首先基于图像识别技术判断电能表类型，以基于不同类型的电能表采取有差别的显示缺陷识别技术，同时红外通信技术和各种有针对性的字符识别技术的引入，精确可靠地完成对电能表显示缺陷的检测，最后，去雾霾处理设备的加入，克服了恶劣天气对室外电能表测试图像的不利影响。

图1为本发明的室外电能表故障自动检验终端的一实施方案的结构方框图，所述检验终端包括红外收发器1、CCD高清摄像头2、图像处理器3和ARM11处理器4，所述红外收发器1用于向被检测电能表发送测试信号，以便于所述被检测电能表控制其显示屏显示所述测试信号包括的测试字符串，所述CCD高清摄像头2用于对所述被检测电能表的显示屏进行拍摄以输出测试图像，所述图像处理器3与所述CCD高清摄像头2连接，用于对所述测试图像进行图像处理，以识别所述测试图像中的字符串并作为识别字符串输出，所述ARM11处理器4与所述图像处理器3连接，用于将所述识别字符串与所述测试字符串进行比较，以确定是否发出故障报警信号。所述ARM11处理器4还与红外收发器1、CCD高清摄像头2分别连接以实现对他们的控制。

由图2看出，与图1相比，比图1增加了去雾霾处理设备5，去雾霾处理设备5位于所述CCD高清摄像头2和所述图像处理器3之间，用于接收所述测试图像和所述轮廓图像，对所述测试图像和所述轮廓图像分别进行去雾处理以获得去雾测试图像和去雾轮廓图像，替代所述测试图像和所述轮廓图像，将所述去雾测试图像和去雾轮廓图像输入所述图像处理器3。

接着，参照图2，对本发明的室外电能表故障自动检验终端的又一实施方案的具体结构进行进一步的说明。

所述检验终端还包括：供电电源，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压。

所述检验终端还包括：复位单元，用于将所述检验终端内的各个电子部件恢复到默认状态，所述各个电子部件的默认状态为所述检验终端制造厂商在所述检验终端出厂时设定的状态。

所述检验终端还包括：静态存储器，用于预先存储各个种类的电能表的基准图像模板，每一个种类的电能表的基准图像模板为对每一个种类的基准电能表预先拍摄所获得的图案，所述静态存储器还预先存储了电能表信息表，所述电能表信息表以电能表种类为索引，保存了每一种电能表的红外通信地址、测试字符串、字符上限灰度阈值和字符下限灰度阈值，所述字符上限灰度阈值和所述字符下限灰度阈值用于将图像中对应种类电能表的显示屏上的字符与图像背景分离。

所述检验终端还包括：报警器件，与所述ARM11处理器4连接，包括扬声器和报警LED灯，所述扬声器用于播放与所述故障报警信号对应的语言警示文件，所述报警LED灯用于在接收到所述故障报警信号时显示红色，在接收到无故障提示信号时显示绿色。

所述CCD高清摄像头2用于对所述被检测电能表的显示屏进行拍摄以输出测试图像，还用于对所述被检测电能表的外形进行拍摄以输出轮廓图像，所述测试图像和所述轮廓图像的分辨率都为1920×1080。

所述检验终端还包括：去雾霾处理设备5，位于所述CCD高清摄像头2和所述图像处理器3之间，用于接收所述测试图像和所述轮廓图像，对所述测试图像和所述轮廓图像分别进行去雾处理以获得去雾测试图像和去雾轮廓图像，替代所述测试图像和所述轮廓图像，将所述去雾测试图像和去雾轮廓图像输入所述图像处理器3。

如图3所示，对所述去雾霾处理设备5的部件进行说明。

所述去雾霾处理设备5包括：雾霾浓度检测子设备51，位于空气中，用于实时检测被检测电能表所在位置的雾霾浓度，并根据雾霾浓度确定雾霾去除强度，所述雾霾去除强度取值在0到1之间。

所述去雾霾处理设备5包括：整体大气光值获取子设备52，与所述CCD高清摄像头2连接以获得所述测试图像，计算所述测试图像中每一像素的灰度值，将灰度值最大的像素的灰度值作为整体大气光值。

所述去雾霾处理设备5包括：大气散射光值获取子设备53，与所述CCD高清摄像头2和所述雾霾浓度检测子设备51分别连接，对所述测试图像的每一个像素，提取其R，G，B三颜色通道像素值中最小值作为目标像素值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器EPGF(edge-preservinggaussianfilter)对所述目标像素值进行滤波处理以获得滤波目标像素值，将目标像素值减去滤波目标像素值以获得目标像素差值，使用EPGF对目标像素差值进行滤波处理以获得滤波目标像素差值，将滤波目标像素值减去滤波目标像素差值以获得雾霾去除基准值，将雾霾去除强度乘以雾霾去除基准值以获得雾霾去除阈值，取雾霾去除阈值和目标像素值中的最小值作为比较参考值，取比较参考值和0中的最大值作为每一个像素的大气散射光值。

所述去雾霾处理设备5包括：介质传输率获取子设备54，与所述整体大气光值获取子设备52和所述大气散射光值获取子设备53分别连接，将每一个像素的大气散射光值除以整体大气光值以获得除值，将1减去所述除值以获得每一个像素的介质传输率。

所述去雾霾处理设备5包括：清晰化图像获取子设备55，与所述CCD高清摄像头2、所述整体大气光值获取子设备52和所述介质传输率获取子设备54分别连接，将1减去每一个像素的介质传输率以获得第一差值，将所述第一差值乘以整体大气光值以获得乘积值，将所述测试图像中每一个像素的像素值减去所述乘积值以获得第二差值，将所述第二差值除以每一个像素的介质传输率以获得每一个像素的清晰化像素值，所述测试图像中每一个像素的像素值包括所述测试图像中每一个像素的R，G，B三颜色通道像素值，相应地，获得的每一个像素的清晰化像素值包括每一个像素的R，G，B三颜色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值组成去雾测试图像。

所述去雾霾处理设备5对所述轮廓图像进行的去雾处理方式与对所述测试图像进行的去雾处理方式相同。

所述图像处理器3与所述去雾霾处理设备5连接，包括电能表类型识别单元、对比度增强单元、中值滤波单元、灰度化处理单元、字符分割单元和字符识别单元。

所述电能表类型识别单元与所述去雾霾处理设备5和所述静态存储器分别连接，将所述去雾轮廓图像与所述各个种类的电能表的基准图像模板逐一匹配，将匹配成功的基准图像模板对应的电能表类型作为已定电能表类型输出到所述静态存储器中进行保存。

所述对比度增强单元与所述CCD高清摄像头连接以对所述去雾测试图像进行对比度增强处理，以获得增强图像。

所述中值滤波单元与所述对比度增强单元连接以对所述增强图像进行中值滤波处理，以获得滤波图像。

所述灰度化处理单元与所述中值滤波单元连接，对所述滤波图像进行灰度化处理，以获得灰度化图像。

所述字符分割单元与所述灰度化处理单元和所述静态存储器分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在已定字符上限灰度阈值和已定字符下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个字符子图像。

所述字符识别单元与所述字符分割单元连接，基于预定的OCR识别算法识别出每一个字符子图像对应的字符，并按照每一个字符子图像在所述灰度化图像中的位置将识别出的多个字符进行组合，以获得所述识别字符串。

所述ARM11处理器4与所述图像处理器3的各个单元、所述静态存储器、所述CCD高清摄像头2和所述红外收发器1分别连接，首先控制所述CCD高清摄像头2拍摄所述轮廓图像，控制所述去雾霾处理设备5对所述轮廓图像进行去雾处理，控制所述电能表类型识别单元识别出所述已定电能表类型，随后，在所述静态存储器中基于所述已定电能表类型查找所述电能表信息表，以获得所述已定电能表类型对应的红外通信地址、测试字符串、字符上限灰度阈值和字符下限灰度阈值并分别作为已定红外通信地址、已定测试字符串、已定字符上限灰度阈值和已定字符下限灰度阈值保存到静态存储器中，控制所述红外收发器1向具有已定红外通信地址的被检测电能表发送包括所述已定测试字符串的测试信号，以便于所述被检测电能表控制其显示屏显示所述测试信号包括的已定测试字符串。

所述ARM11处理器4在预设时间后控制所述CCD高清摄像头2拍摄测试图像，控制所述去雾霾处理设备5对所述测试图像进行去雾处理，并启动所述对比度增强单元、所述中值滤波单元、所述灰度化处理单元、所述字符分割单元和所述字符识别单元以获得所述识别字符串，并将所述识别字符串与所述静态存储器中保存的已定测试字符串相匹配，匹配成功则发出无故障提示信号，匹配失败则发出故障报警信号。

其中，所述被检测电能表在接收到包括所述已定测试字符串的测试信号时，使用其内置存储器实时保存其当前读数，以便于在检验结束后在其显示屏上恢复其当前读数。

其中，在所述检验终端中，可选地，所述电能表类型识别单元、所述对比度增强单元、所述中值滤波单元、所述灰度化处理单元、所述字符分割单元和所述字符识别单元分别采用不同的FPGA芯片来实现，所述检验终端还可以包括：条形码解析器，以检测被检测电能表上所贴有的条形码，获得对应的被检测电能表归属的用户姓名和用户地址；无线通信接口，与所述ARM11处理器4和所述条形码解析器连接，以在接收到所述故障报警信号时将所述用户姓名和所述用户地址无线发送到远端的供电管理平台；所述检验终端还可以包括：摄像辅助光源，包括亮度传感器和照明光源，所述亮度传感器用于检测环境亮度，所述照明光源与所述亮度传感器连接，用于基于所述环境亮度调整其提供的、用于辅助CCD高清摄像头2拍摄的照明光强度。

另外，雾霾图像可以通过一系列图像处理设备实现图像的去雾霾化，以获得清晰化的图像，提高图像的能见度。这些图像处理设备分别执行不同的图像处理功能，基于雾霾形成的原理，达到去除雾霾的效果。雾霾图像的清晰化处理对于军用和民用领域都具有极大的应用价值，军用领域包括军事国防、遥感导航等，民用领域包括道路监测、目标跟踪和自动驾驶等。

雾霾图像形成的过程可以用大气衰减过程来描绘，在雾霾图像和实际图像即清晰化图像之间的关系可用整体大气光值和每一个像素的介质传输率来表述，即在已知雾霾图像的情况下，根据整体大气光值和每一个像素的介质传输率，可以求解出清晰化图像。

对于整体大气光值和每一个像素的介质传输率的求解都存在一些有效且经过验证的手段，例如，对于每一个像素的介质传输率，需要获得整体大气光值和每一个像素的大气散射光值，而每一个像素的大气散射光值可在对每一个像素在雾霾图像中的像素值进行两次保持边缘的高斯平滑滤波而获得，其间，雾霾去除的强度可调；而整体大气光值的获得方式有两种，一种方式是，可通过获取雾霾图像的黑色通道(即在雾霾图像中使得一些像素的黑色通道值非常低，黑色通道为R，G，B三颜色通道中的一种)，在雾霾图像中，通过寻找黑色通道像素值偏大的多个像素中寻找灰度值最大的像素来获得，即将寻找到的、灰度值最大的像素的灰度值作为整体大气光值，参与雾霾图像中每一个像素的清晰化处理；另外，整体大气光值也可通过以下方式获得：计算雾霾图像中每一像素的灰度值，将灰度值最大的像素的灰度值作为整体大气光值。

具体的雾霾图像和实际图像即清晰化图像之间的关系，以及各个参数之间的关系可参见以上内容。

通过对雾霾图像形成原理的探讨，搭建了雾霾图像和清晰化图像之间的关系，用多个参数表示这种关系，随后通过获得的多个参数值和雾霾图像即可还原获得清晰度较高的图像，由于参数的获得借用了一些统计手段和经验手段，因此所述清晰度较高的图像不可能完全等同于实际图像，但已经具有相当程度的去雾霾效果，为雾霾天气下的各个领域作业提供有效保障。

另外，红外线通信是一种利用红外线传输信息的通信方式，可用于传输语言、文字、数据、图像等信息。红外线传输的角度有一定限制，红外线波长范围为0.70μm-1mm，其中300μm-1mm区域的波也称为亚毫米波。大气对红外线辐射传输主要是的影响吸收和散射。

红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制(PPM)两种方法。

红外线通讯技术包含下列规格：IrPHY、IrLAP、IrLMP、IrCOMM、TinyTP、IrOBEX、IrLAN以及IrSimple。

采用本发明的室外电能表故障自动检验终端，针对现有室外电能表缺陷检测技术检测效率低下、检测难度大以及无法克服恶劣天气影响的技术问题，首先识别被检测电能表的类型，然后根据电能表类型确定不同的检测策略，其中使用红外通信技术保证被检测电能表和检验终端之间的信息交互，最后去除雾霾天气对电能表测试图像的影响，从而实现对各类室外电能表显示缺陷的非断线、高精度的快速检验。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种室外电能表故障自动检验终端，其特征在于，所述检验终端包括红外收发器、CCD高清摄像头、图像处理器和ARM11处理器，所述红外收发器用于向被检测电能表发送测试信号，以便于所述被检测电能表控制其显示屏显示所述测试信号包括的测试字符串，所述CCD高清摄像头用于对所述被检测电能表的显示屏进行拍摄以输出测试图像，所述图像处理器与所述CCD高清摄像头连接，用于对所述测试图像进行图像处理，以识别所述测试图像中的字符串并作为识别字符串输出，所述ARM11处理器与所述图像处理器连接，用于将所述识别字符串与所述测试字符串进行比较，以确定是否发出故障报警信号；

所述检验终端还包括：

供电电源，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；

复位单元，用于将所述检验终端内的各个电子部件恢复到默认状态，所述各个电子部件的默认状态为所述检验终端制造厂商在所述检验终端出厂时设定的状态，所述各个电子部件包括红外收发器、CCD高清摄像头、图像处理器、ARM11处理器、供电电源、静态存储器、报警器件、去雾霾处理设备和条形码解析器；

静态存储器，用于预先存储各个种类的电能表的基准图像模板，每一个种类的电能表的基准图像模板为对每一个种类的基准电能表预先拍摄所获得的图案，所述静态存储器还预先存储了电能表信息表，所述电能表信息表以电能表种类为索引，保存了每一种电能表的红外通信地址、测试字符串、字符上限灰度阈值和字符下限灰度阈值，所述字符上限灰度阈值和所述字符下限灰度阈值用于将图像中对应种类电能表的显示屏上的字符与图像背景分离；

报警器件，与所述ARM11处理器连接，包括扬声器和报警LED灯，所述扬声器用于播放与所述故障报警信号对应的语言警示文件，所述报警LED灯用于在接收到所述故障报警信号时显示红色，在接收到无故障提示信号时显示绿色；

所述CCD高清摄像头还用于对所述被检测电能表的外形进行拍摄以输出轮廓图像，所述测试图像和所述轮廓图像的分辨率都为1920×1080；

去雾霾处理设备，位于所述CCD高清摄像头和所述图像处理器之间，用于接收所述测试图像和所述轮廓图像，对所述测试图像和所述轮廓图像分别进行去雾处理以获得去雾测试图像和去雾轮廓图像，替代所述测试图像和所述轮廓图像，将所述去雾测试图像和去雾轮廓图像输入所述图像处理器；

所述去雾霾处理设备包括：

雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时检测被检测电能表所在位置的雾霾浓度，并根据雾霾浓度确定雾霾去除强度，所述雾霾去除强度取值在0到1之间；

整体大气光值获取子设备，与所述CCD高清摄像头连接以获得所述测试图像，计算所述测试图像中每一像素的灰度值，将灰度值最大的像素的灰度值作为整体大气光值；

大气散射光值获取子设备，与所述CCD高清摄像头和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述测试图像的每一个像素，提取其R，G，B三颜色通道像素值中最小值作为目标像素值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器EPGF对所述目标像素值进行滤波处理以获得滤波目标像素值，将目标像素值减去滤波目标像素值以获得目标像素差值，使用EPGF对目标像素差值进行滤波处理以获得滤波目标像素差值，将滤波目标像素值减去滤波目标像素差值以获得雾霾去除基准值，将雾霾去除强度乘以雾霾去除基准值以获得雾霾去除阈值，取雾霾去除阈值和目标像素值中的最小值作为比较参考值，取比较参考值和0中的最大值作为每一个像素的大气散射光值；

介质传输率获取子设备，与所述整体大气光值获取子设备和所述大气散射光值获取子设备分别连接，将每一个像素的大气散射光值除以整体大气光值以获得除值，将1减去所述除值以获得每一个像素的介质传输率；

清晰化图像获取子设备，与所述CCD高清摄像头、所述整体大气光值获取子设备和所述介质传输率获取子设备分别连接，将1减去每一个像素的介质传输率以获得第一差值，将所述第一差值乘以整体大气光值以获得乘积值，将所述测试图像中每一个像素的像素值减去所述乘积值以获得第二差值，将所述第二差值除以每一个像素的介质传输率以获得每一个像素的清晰化像素值，所述测试图像中每一个像素的像素值包括所述测试图像中每一个像素的R，G，B三颜色通道像素值，相应地，获得的每一个像素的清晰化像素值包括每一个像素的R，G，B三颜色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值组成去雾测试图像；

所述去雾霾处理设备对所述轮廓图像进行的去雾处理方式与对所述测试图像进行的去雾处理方式相同；

所述图像处理器与所述去雾霾处理设备连接，包括电能表类型识别单元、对比度增强单元、中值滤波单元、灰度化处理单元、字符分割单元和字符识别单元，所述电能表类型识别单元与所述去雾霾处理设备和所述静态存储器分别连接，将所述去雾轮廓图像与所述各个种类的电能表的基准图像模板逐一匹配，将匹配成功的基准图像模板对应的电能表类型作为已定电能表类型输出到所述静态存储器中进行保存，所述对比度增强单元与所述CCD高清摄像头连接以对所述去雾测试图像进行对比度增强处理，以获得增强图像，所述中值滤波单元与所述对比度增强单元连接以对所述增强图像进行中值滤波处理，以获得滤波图像，所述灰度化处理单元与所述中值滤波单元连接，对所述滤波图像进行灰度化处理，以获得灰度化图像，所述字符分割单元与所述灰度化处理单元和所述静态存储器分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在已定字符上限灰度阈值和已定字符下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个字符子图像，所述字符识别单元与所述字符分割单元连接，基于预定的OCR识别算法识别出每一个字符子图像对应的字符，并按照每一个字符子图像在所述灰度化图像中的位置将识别出的多个字符进行组合，以获得所述识别字符串；

所述ARM11处理器与所述图像处理器的各个单元、所述静态存储器、所述CCD高清摄像头和所述红外收发器分别连接，所述图像处理器的各个单元包括电能表类型识别单元、对比度增强单元、中值滤波单元、灰度化处理单元、字符分割单元和字符识别单元，所述ARM11处理器首先控制所述CCD高清摄像头拍摄所述轮廓图像，控制所述去雾霾处理设备对所述轮廓图像进行去雾处理，控制所述电能表类型识别单元识别出所述已定电能表类型，随后，在所述静态存储器中基于所述已定电能表类型查找所述电能表信息表，以获得所述已定电能表类型对应的红外通信地址、测试字符串、字符上限灰度阈值和字符下限灰度阈值并分别作为已定红外通信地址、已定测试字符串、已定字符上限灰度阈值和已定字符下限灰度阈值保存到静态存储器中，控制所述红外收发器向具有已定红外通信地址的被检测电能表发送包括所述已定测试字符串的测试信号，以便于所述被检测电能表控制其显示屏显示所述测试信号包括的已定测试字符串，所述ARM11处理器在预设时间后控制所述CCD高清摄像头拍摄测试图像，控制所述去雾霾处理设备对所述测试图像进行去雾处理，并启动所述对比度增强单元、所述中值滤波单元、所述灰度化处理单元、所述字符分割单元和所述字符识别单元以获得所述识别字符串，并将所述识别字符串与所述静态存储器中保存的已定测试字符串相匹配，匹配成功则发出无故障提示信号，匹配失败则发出故障报警信号；

其中，所述被检测电能表在接收到包括所述已定测试字符串的测试信号时，使用其内置存储器实时保存其当前读数，以便于在检验结束后在其显示屏上恢复其当前读数；

所述电能表类型识别单元、所述对比度增强单元、所述中值滤波单元、所述灰度化处理单元、所述字符分割单元和所述字符识别单元分别采用不同的FPGA芯片来实现；

条形码解析器，以检测被检测电能表上所贴有的条形码，获得对应的被检测电能表归属的用户姓名和用户地址。