CN105974169A - 对室外电能表读表的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对室外电能表读表的机器人，包括北斗星导航器、移动硬盘、CMOS视觉传感器、读数识别器和主控制器，移动硬盘用于预先存储各类电能表模板，以及用于预先存储每一类电能表模板的最大刻度、最小刻度和指针模型，CMOS视觉传感器用于拍摄电能表图像，读数识别器与CMOS视觉传感器连接以对电能表图像执行图像处理，主控制器与北斗星导航器连接以控制机器人的行进位置，还与移动硬盘和读数识别器分别连接，用于控制机器人的自动读表。本发明还增强了清晰化处理器，用于对电能表图像执行去雾霾处理。通过本发明，即使在雾霾天气下，也能够控制机器人准确到达目标读表位置，并实现对各种室外电能表的高精度读表。

Description

对室外电能表读表的机器人

本发明是申请号为201510153366.7、申请日为2015年4月1日、发明名称为“对室外电能表读表的机器人”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及电能表监控领域，尤其涉及一种对室外电能表读表的机器人。

背景技术

电能表的应用广泛，是供电部门收费和调配电力资源的重要参考数据，每一个用电单位或个人都需要安装一个自己的电能表来监控自己的用电电量。

位于具有高压线路的用电单位的电能表的读表一直是一个难题，由于这些电能表靠近高压线路，无法安排人员采用人工巡视、手工记录的读表模式，而且这些电能表通常位于室外，如果采用电子读表模式进行远距离读表，必须具有一些图像处理设备，能够克服雾霾天气对读表图像的影响，否则，得到的读表数据精度很低。

现有技术中的高压用电单位的电能表的读表方案或者采用断电后的人工读表模式，这种方式干扰了用电单位的正常工作，或者采用基于图像处理的远距离的电子模式，这种方式依赖于电能表图像的清晰程度，在严重雾霾天气下，电能表图像不够清晰，相应地，读取的电能表读数准确度较差，影响供电部门的正常收费工作。

因此，需要一种新的对室外电能表读表的技术方案，能够替代成本高的人工读表方式，并改造现有的远距离电子读表方式，使得对高压用电单位的室外电能表的读表操作更为高效和实时，获得的读表数据不受天气的影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种对室外电能表读表的机器人，引入远端远程控制指令和近端语音控制指令结合的机器人行进控制模式，先通过远端供电管理平台的远程控制指令粗调所述机器人行进到目标读表位置，再通过近端现场管理人员的语音控制指令用于细调所述机器人行进到目标读表位置，提高读表的自动化程度，同时预先存储各类电能表模板以及每一类电能表模板的最大刻度、最小刻度和指针模型，以提高读表的准确性，最后，清晰化处理器的引入克服雾霾天气对读表数据的不利影响。

根据本发明的一方面，提供了一种对室外电能表读表的机器人，所述机器人包括北斗星导航器、移动硬盘、CMOS视觉传感器、读数识别器和主控制器，所述移动硬盘用于预先存储各类电能表模板，以及用于预先存储每一类电能表模板的最大刻度、最小刻度和指针模型，所述CMOS视觉传感器用于拍摄电能表图像，所述读数识别器与所述CMOS视觉传感器连接以对所述电能表图像执行图像处理，所述主控制器与所述北斗星导航器连接以控制所述机器人的行进位置，还与所述移动硬盘和所述读数识别器分别连接，用于控制所述机器人的自动读表。

更具体地，在所述对室外电能表读表的机器人中，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；语音识别器，用于将现场管理人员的语音转换为电信号，并基于所述电信号生成语音控制指令；无线通讯接口，与远端的供电管理平台无线连接，以无线接收远程控制指令，所述远程控制指令包括北斗星控制指令；机器人驱动机构，与所述主控制器连接，用于在所述主控制器的控制下，驱动所述机器人的行为动作，所述行为动作包括前进、后退、转向和跨越；清晰化处理器，位于所述CMOS视觉传感器和所述读数识别器之间，用于接收所述电能表图像，对所述电能表图像进行去雾霾处理以获得去雾霾电能表图像，将所述去雾霾电能表图像输入所述读数识别器以替换所述电能表图像被图像处理；所述清晰化处理器还包括：存储子设备，用于预先存储天空上限灰度阈值和天空下限灰度阈值，所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值用于分离出图像中的天空区域，还用于预先存储预设像素值阈值，所述预设像素值阈值取值在0到255之间；雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时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；区域划分子设备，连接所述CMOS视觉传感器以接收所述电能表图像，对所述电能表图像进行灰度化处理以获得灰度化电能表图像，还与存储子设备连接，将所述灰度化电能表图像中灰度值在所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值之间的像素识别并组成灰度化天空子图案，从所述灰度化电能表图像分割出所述灰度化天空子图案以获得灰度化非天空子图像，基于所述灰度化非天空子图像在所述电能表图像中的位置获得与所述灰度化非天空子图像对应的彩色非天空子图像；黑色通道获取子设备，与所述区域划分子设备连接以获得所述彩色非天空子图像，针对所述彩色非天空子图像中每一个像素，计算其R，G，B三颜色通道像素值，在所述彩色非天空子图像中所有像素的R，G，B三颜色通道像素值中提取一个数值最小的颜色通道像素值所在的颜色通道作为黑色通道；整体大气光值获取子设备，与存储子设备连接以获得所述预设像素值阈值，还与所述区域划分子设备和所述黑色通道获取子设备分别连接以获得所述电能表图像和所述黑色通道，将所述电能表图像中黑色通道像素值大于等于预设像素值阈值的多个像素组成待检验像素集，将所述待检验像素集中具有最大灰度值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，与所述区域划分子设备和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述电能表图像的每一个像素，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-preserving gaussian filter)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，与所述区域划分子设备、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，将所述电能表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，所述电能表图像中每一个像素的像素值包括所述电能表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霾电能表图像；所述北斗星导航器用于接收北斗星导航卫星所提供、所述机器人的当前北斗星数据；所述移动硬盘还用于存储电能表上限灰度阈值和电能表下限灰度阈值，所述电能表上限灰度阈值和所述电能表下限灰度阈值用于将图像中的电能表表盘与背景分离；所述读数识别器还包括中值滤波单元、预处理单元、目标识别单元、模板匹配单元和指针位置确定单元，所述中值滤波单元与所述清晰化处理设备6连接，用于对所述去雾霾电能表图像滤波以输出滤波图像，所述预处理单元与所述中值滤波单元连接，用于对所述滤波图像进行灰度化处理以输出灰度化图像，所述目标识别单元与所述预处理单元和所述移动硬盘分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述电能表上限灰度阈值和所述电能表下限灰度阈值之间的像素识别并组成电能表表盘子图像，所述模板匹配单元与所述目标识别单元和所述移动硬盘分别连接，基于所述电能表表盘子图像在所述移动硬盘存储的各类电能表模板中查询匹配的目标电能表模板，给出所述目标电能表模板的最大刻度、最小刻度和指针模型，所述指针位置确定单元与所述目标识别单元和所述模板匹配单元分别连接，基于所述电能表表盘子图像识别所述电能表表盘子图像中与所述指针模型匹配的仪表指针，计算识别到的仪表指针与水平方向的指针角度，分别计算所述最大刻度和所述最小刻度与水平方向的最大刻度角度和最小刻度角度，根据指针角度在最大刻度角度和最小刻度角度之间的数值位置，确定室外电能表读数；所述主控制器与所述语音识别器、所述无线通讯接口、所述机器人驱动机构、所述北斗星导航器、所述移动硬盘和所述读数识别器分别连接，根据所述语音控制指令或所述远程控制指令控制所述机器人驱动机构，所述主控制器接收所述读数识别器发送的室外电能表读数，并将所述室外电能表读数通过所述无线通讯接口转发到所述供电管理平台，所述主控制器控制所述移动硬盘的数据存储，所述远程控制指令用于粗调所述机器人行进到目标读表位置，所述语音控制指令用于细调所述机器人行进到目标读表位置；其中，所述主控制器无线接收所述供电管理平台发送的远程控制指令中的北斗星控制指令，所述北斗星控制指令包括目标北斗星数据，所述主控制器控制所述机器人驱动机构行进到所述北斗星导航器发送的当前北斗星数据匹配所述目标北斗星数据的位置。

更具体地，在所述对室外电能表读表的机器人中，所述主控制器在接收到所述无线通讯接口转发的所述供电管理平台成功收到室外电能表读数的返回指令时，控制所述机器人的工作指示灯按预定频率闪烁预定次数，以提示现场管理人员。

更具体地，在所述对室外电能表读表的机器人中，所述语音识别器包括声音传感单元和语音识别芯片，所述声音传感单元用于将现场管理人员语音转换为电信号，所述语音识别芯片连接所述声音传感单元，用于基于所述电信号生成语音控制指令。

更具体地，在所述对室外电能表读表的机器人中，所述语音识别芯片采用ICRoute公司的LD3320芯片。

更具体地，在所述对室外电能表读表的机器人中，所述中值滤波单元、所述预处理单元、所述目标识别单元、所述模板匹配单元和所述指针位置确定单元分别采用不同的FPGA芯片实现。

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为本发明对室外电能表读表的机器人的一实施例的结构方框图。

图2为本发明对室外电能表读表的机器人的又一实施例的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的对室外电能表读表的机器人的实施方案进行详细说明。

随着机器人技术与人工智能技术的发展，采用室外移动式机器人代替人工进行设备操作已成为可能。

机器人属于电力特种机器人研究范畴，他集机电一体化、多传感器融合、导航定位、路径规划、机器视觉、智能控制，以及无线传输、电磁兼容等技术于一体。

机器人携带了可见光摄像仪、红外热像仪、拾音器、超声波等传感器，采用磁轨迹导航，可按最优路径规划对室外高压设备进行自主或遥控巡视。通过机器视觉、红外测温、声音检测等方法，机器人能采集到设备的红外热图、图像和音频等信息，并自动识别设备的热缺陷、外观异常、开关或刀闸的位置、仪表读数、油位计位置等，生成统一规范的告警事项和巡检报告，向运行人员发出告警信息，并为设备状态检修提供基础数据。

机器人系统还可接入用电场所的固定视频监测点，覆盖机器人无法到达的观测死角，实现全场所的视频监测。在无人值守、少人值守用电场所或智能用电场所，尤其在高原、寒冷等地理条件或恶劣天气条件下，机器人可代替或辅助人工完成用电场所设备的监控作业。当完成监控任务后，机器人便返回充电室自动充电。

本发明的对室外电能表读表的机器人，采用机器人电子读表方式替换读表困难的人工读表方式，通过采用机器人读表位置远端粗调和近端细调结合的方式，能够准确控制机器人到达目标读表位置，同时采用更智能化的自动读表方式，并根据大气衰减模型确定雾霾对图像的影响因素以实现高精度的去雾霾图像处理，保障了高压用电场所内各种室外电能表读数的正确读取。

图1为本发明对室外电能表读表的机器人的一实施例的结构方框图，所述机器人包括北斗星导航器1、移动硬盘2、CMOS视觉传感器3、读数识别器4和主控制器5，所述移动硬盘2用于预先存储各类电能表模板，以及用于预先存储每一类电能表模板的最大刻度、最小刻度和指针模型，所述CMOS视觉传感器3用于拍摄电能表图像，所述读数识别器4与所述CMOS视觉传感器3连接以对所述电能表图像执行图像处理，所述主控制器5与所述北斗星导航器1连接以控制所述机器人的行进位置，还与所述移动硬盘2和所述读数识别器4分别连接，用于控制所述机器人的自动读表。

图2为本发明对室外电能表读表的机器人的又一实施例的结构方框图，可以看出，与图1不同的是，该实施例中增加了清晰化处理器6，位于CMOS视觉传感器3和读数识别器4之间。

接着，继续对图2的室外电能表读表的机器人的具体结构进行进一步的说明。

所述机器人还包括：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。

所述机器人还包括：语音识别器，用于将现场管理人员的语音转换为电信号，并基于所述电信号生成语音控制指令。

所述机器人还包括：无线通讯接口，与远端的供电管理平台无线连接，以无线接收远程控制指令，所述远程控制指令包括北斗星控制指令。

所述机器人还包括：机器人驱动机构，与所述主控制器5连接，用于在所述主控制器5的控制下，驱动所述机器人的行为动作，所述行为动作包括前进、后退、转向和跨越。

所述机器人还包括：清晰化处理器6，位于所述CMOS视觉传感器3和所述读数识别器4之间，用于接收所述电能表图像，对所述电能表图像进行去雾霾处理以获得去雾霾电能表图像，将所述去雾霾电能表图像输入所述读数识别器4以替换所述电能表图像被图像处理。

所述清晰化处理器6还包括以下部件：

存储子设备，用于预先存储天空上限灰度阈值和天空下限灰度阈值，所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值用于分离出图像中的天空区域，还用于预先存储预设像素值阈值，所述预设像素值阈值取值在0到255之间；

雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时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；

区域划分子设备，连接所述CMOS视觉传感器3以接收所述电能表图像，对所述电能表图像进行灰度化处理以获得灰度化电能表图像，还与存储子设备连接，将所述灰度化电能表图像中灰度值在所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值之间的像素识别并组成灰度化天空子图案，从所述灰度化电能表图像分割出所述灰度化天空子图案以获得灰度化非天空子图像，基于所述灰度化非天空子图像在所述电能表图像中的位置获得与所述灰度化非天空子图像对应的彩色非天空子图像；

黑色通道获取子设备，与所述区域划分子设备连接以获得所述彩色非天空子图像，针对所述彩色非天空子图像中每一个像素，计算其R，G，B三颜色通道像素值，在所述彩色非天空子图像中所有像素的R，G，B三颜色通道像素值中提取一个数值最小的颜色通道像素值所在的颜色通道作为黑色通道；

整体大气光值获取子设备，与存储子设备连接以获得所述预设像素值阈值，还与所述区域划分子设备和所述黑色通道获取子设备分别连接以获得所述电能表图像和所述黑色通道，将所述电能表图像中黑色通道像素值大于等于预设像素值阈值的多个像素组成待检验像素集，将所述待检验像素集中具有最大灰度值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，与所述区域划分子设备和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述电能表图像的每一个像素，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-preserving gaussian filter)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，与所述区域划分子设备、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，将所述电能表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，所述电能表图像中每一个像素的像素值包括所述电能表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霾电能表图像。

所述北斗星导航器1用于接收北斗星导航卫星所提供、所述机器人的当前北斗星数据。

所述移动硬盘2还用于存储电能表上限灰度阈值和电能表下限灰度阈值，所述电能表上限灰度阈值和所述电能表下限灰度阈值用于将图像中的电能表表盘与背景分离。

所述读数识别器4还包括中值滤波单元、预处理单元、目标识别单元、模板匹配单元和指针位置确定单元；

所述中值滤波单元与所述清晰化处理设备6连接，用于对所述去雾霾电能表图像滤波以输出滤波图像；

所述预处理单元与所述中值滤波单元连接，用于对所述滤波图像进行灰度化处理以输出灰度化图像；

所述目标识别单元与所述预处理单元和所述移动硬盘分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述电能表上限灰度阈值和所述电能表下限灰度阈值之间的像素识别并组成电能表表盘子图像；

所述模板匹配单元与所述目标识别单元和所述移动硬盘分别连接，基于所述电能表表盘子图像在所述移动硬盘存储的各类电能表模板中查询匹配的目标电能表模板，给出所述目标电能表模板的最大刻度、最小刻度和指针模型；

所述指针位置确定单元与所述目标识别单元和所述模板匹配单元分别连接，基于所述电能表表盘子图像识别所述电能表表盘子图像中与所述指针模型匹配的仪表指针，计算识别到的仪表指针与水平方向的指针角度，分别计算所述最大刻度和所述最小刻度与水平方向的最大刻度角度和最小刻度角度，根据指针角度在最大刻度角度和最小刻度角度之间的数值位置，确定室外电能表读数。

所述主控制器5与所述语音识别器、所述无线通讯接口、所述机器人驱动机构、所述北斗星导航器1、所述移动硬盘2和所述读数识别器4分别连接，根据所述语音控制指令或所述远程控制指令控制所述机器人驱动机构。

所述主控制器5接收所述读数识别器4发送的室外电能表读数，并将所述室外电能表读数通过所述无线通讯接口转发到所述供电管理平台，所述主控制器5控制所述移动硬盘2的数据存储，所述远程控制指令用于粗调所述机器人行进到目标读表位置，所述语音控制指令用于细调所述机器人行进到目标读表位置。

其中，所述主控制器5无线接收所述供电管理平台发送的远程控制指令中的北斗星控制指令，所述北斗星控制指令包括目标北斗星数据，所述主控制器5控制所述机器人驱动机构行进到所述北斗星导航器1发送的当前北斗星数据匹配所述目标北斗星数据的位置。

其中，在所述对室外电能表读表的机器人中，所述主控制器5在接收到所述无线通讯接口转发的所述供电管理平台成功收到室外电能表读数的返回指令时，控制所述机器人的工作指示灯按预定频率闪烁预定次数，以提示现场管理人员；可选地，所述语音识别器包括声音传感单元和语音识别芯片，所述声音传感单元用于将现场管理人员语音转换为电信号，所述语音识别芯片连接所述声音传感单元，用于基于所述电信号生成语音控制指令，所述语音识别芯片可采用ICRoute公司的LD3320芯片，以及所述中值滤波单元、所述预处理单元、所述目标识别单元、所述模板匹配单元和所述指针位置确定单元可以分别采用不同的FPGA芯片实现。

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。

采用本发明的对室外电能表读表的机器人，针对现有高压用电场所室外电能表读数不便或读取数据精度不高的技术问题，利用网络技术和语音识别技术，将远程位置控制和近程位置控制结合，保障机器人能够准确到达预定读表位置，改造现有的自动读表技术，采用更智能化的图像处理方式实现高精度、高兼容性的自动读表，提高了变电站机器人的工作效率，更关键的是，通过对大气衰减模型的分析，引入清晰化处理器以去除雾霾对电能表图像的影响，从而确保室外电能表在雾霾天气下也能正常进行远距离电子式自动读表。

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 (2)

1.一种对室外电能表读表的机器人，其特征在于，所述机器人包括北斗星导航器、移动硬盘、CMOS视觉传感器、读数识别器和主控制器，所述移动硬盘用于预先存储各类电能表模板，以及用于预先存储每一类电能表模板的最大刻度、最小刻度和指针模型，所述CMOS视觉传感器用于拍摄电能表图像，所述读数识别器与所述CMOS视觉传感器连接以对所述电能表图像执行图像处理，所述主控制器与所述北斗星导航器连接以控制所述机器人的行进位置，还与所述移动硬盘和所述读数识别器分别连接，用于控制所述机器人的自动读表。

2.如权利要求1所述的对室外电能表读表的机器人，其特征在于，所述机器人还包括：

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；

语音识别器，用于将现场管理人员的语音转换为电信号，并基于所述电信号生成语音控制指令；

无线通讯接口，与远端的供电管理平台无线连接，以无线接收远程控制指令，所述远程控制指令包括北斗星控制指令；

机器人驱动机构，与所述主控制器连接，用于在所述主控制器的控制下，驱动所述机器人的行为动作，所述行为动作包括前进、后退、转向和跨越；

清晰化处理器，位于所述CMOS视觉传感器和所述读数识别器之间，用于接收所述电能表图像，对所述电能表图像进行去雾霾处理以获得去雾霾电能表图像，将所述去雾霾电能表图像输入所述读数识别器以替换所述电能表图像被图像处理；

所述清晰化处理器还包括：

存储子设备，用于预先存储天空上限灰度阈值和天空下限灰度阈值，所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值用于分离出图像中的天空区域，还用于预先存储预设像素值阈值，所述预设像素值阈值取值在0到255之间；

雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时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；

区域划分子设备，连接所述CMOS视觉传感器以接收所述电能表图像，对所述电能表图像进行灰度化处理以获得灰度化电能表图像，还与存储子设备连接，将所述灰度化电能表图像中灰度值在所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值之间的像素识别并组成灰度化天空子图案，从所述灰度化电能表图像分割出所述灰度化天空子图案以获得灰度化非天空子图像，基于所述灰度化非天空子图像在所述电能表图像中的位置获得与所述灰度化非天空子图像对应的彩色非天空子图像；

黑色通道获取子设备，与所述区域划分子设备连接以获得所述彩色非天空子图像，针对所述彩色非天空子图像中每一个像素，计算其R，G，B三颜色通道像素值，在所述彩色非天空子图像中所有像素的R，G，B三颜色通道像素值中提取一个数值最小的颜色通道像素值所在的颜色通道作为黑色通道；

整体大气光值获取子设备，与存储子设备连接以获得所述预设像素值阈值，还与所述区域划分子设备和所述黑色通道获取子设备分别连接以获得所述电能表图像和所述黑色通道，将所述电能表图像中黑色通道像素值大于等于预设像素值阈值的多个像素组成待检验像素集，将所述待检验像素集中具有最大灰度值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，与所述区域划分子设备和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述电能表图像的每一个像素，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，与所述区域划分子设备、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，将所述电能表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，所述电能表图像中每一个像素的像素值包括所述电能表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霾电能表图像；

所述北斗星导航器用于接收北斗星导航卫星所提供、所述机器人的当前北斗星数据；

所述移动硬盘还用于存储电能表上限灰度阈值和电能表下限灰度阈值，所述电能表上限灰度阈值和所述电能表下限灰度阈值用于将图像中的电能表表盘与背景分离；

所述读数识别器还包括中值滤波单元、预处理单元、目标识别单元、模板匹配单元和指针位置确定单元，所述中值滤波单元与所述清晰化处理设备连接，用于对所述去雾霾电能表图像滤波以输出滤波图像，所述预处理单元与所述中值滤波单元连接，用于对所述滤波图像进行灰度化处理以输出灰度化图像，所述目标识别单元与所述预处理单元和所述移动硬盘分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述电能表上限灰度阈值和所述电能表下限灰度阈值之间的像素识别并组成电能表表盘子图像，所述模板匹配单元与所述目标识别单元和所述移动硬盘分别连接，基于所述电能表表盘子图像在所述移动硬盘存储的各类电能表模板中查询匹配的目标电能表模板，给出所述目标电能表模板的最大刻度、最小刻度和指针模型，所述指针位置确定单元与所述目标识别单元和所述模板匹配单元分别连接，基于所述电能表表盘子图像识别所述电能表表盘子图像中与所述指针模型匹配的仪表指针，计算识别到的仪表指针与水平方向的指针角度，分别计算所述最大刻度和所述最小刻度与水平方向的最大刻度角度和最小刻度角度，根据指针角度在最大刻度角度和最小刻度角度之间的数值位置，确定室外电能表读数；

所述主控制器与所述语音识别器、所述无线通讯接口、所述机器人驱动机构、所述北斗星导航器、所述移动硬盘和所述读数识别器分别连接，根据所述语音控制指令或所述远程控制指令控制所述机器人驱动机构，所述主控制器接收所述读数识别器发送的室外电能表读数，并将所述室外电能表读数通过所述无线通讯接口转发到所述供电管理平台，所述主控制器控制所述移动硬盘的数据存储，所述远程控制指令用于粗调所述机器人行进到目标读表位置，所述语音控制指令用于细调所述机器人行进到目标读表位置；

其中，所述主控制器无线接收所述供电管理平台发送的远程控制指令中的北斗星控制指令，所述北斗星控制指令包括目标北斗星数据，所述主控制器控制所述机器人驱动机构行进到所述北斗星导航器发送的当前北斗星数据匹配所述目标北斗星数据的位置；

所述语音识别器包括声音传感单元和语音识别芯片，所述声音传感单元用于将现场管理人员语音转换为电信号，所述语音识别芯片连接所述声音传感单元，用于基于所述电信号生成语音控制指令。