CN109193935B - 一种基于图像处理的配电房监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像处理的配电房监测方法，通过图像识别技术将实时采集到的压板的原始图像进行图像处理和分析，从而有效地替代了人工观察，并能实时地对压板状态进行实时监控、记录与分析，实现对配电房运行的自动化控制，进而为设备出现故障或存在重大安全隐患的情况下及时快速的进行报警的技术实现提供了保证。本发明还提供了一种基于图像处理的配电房监测系统。

Description

一种基于图像处理的配电房监测方法及系统

技术领域

本发明涉及配电房技术领域，尤其是涉及一种基于图像处理的配电房监测方法及系统。

背景技术

目前，继电保护系统的安全运行，是电力系统最重要的安全保障，而继电保护系统中相关设备的安全运行尤为重要。由于继电保护装置等设备的特殊性，在跳闸回路上，必须通过压板确保继电保护系统的安全运行。

压板是保护装置联系外部接线的桥梁和纽带，关系到继电保护的功能和动作出口能否正常发挥作用。压板是一个肉眼可视的断开点，作为工作人员判断继电保护装置的跳闸电路、以及判断是否可连通断路器的跳闸线圈的重要凭证，压板提高了检修、运行等工作的便捷性。

在配电房中，压板具有投入、退出两种状态，在不同情况下多个压板的投入和退出有不同的组合。但现阶段只能通过人工观察的方式来判断压板状态，容易出现工作人员操作不当或遗漏压板的操作等现象，因此不能对压板状态进行实时监控、记录与分析，无法实现对配电房的自动化控制，导致在设备出现故障或存在重大安全隐患的情况下不能及时有效地进行报警，从而难以保障配电房的运行安全。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于图像处理的配电房监测方法及系统，以解决现有的配电房压板监测依靠人工观察，不能实现实时监测的技术问题，从而自动识别配电房压板的状态，进而实现配电房的实时监测，保障配电房的运行安全。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于图像处理的配电房监测方法，包括步骤：

利用摄像装置采集压板的原始图像；

将所述原始图像进行图像中值滤波处理和颜色空间变换处理，获得一次处理图像；

将所述一次处理图像进行图像增强处理和图像阈值分割处理，获得二次处理图像；

将所述二次处理图像进行形态学处理，获得三次处理图像；

将所述三次处理图像进行连通区域判断，将所述三次处理图像分为独立的若干个连通区域，计算若干个所述连通区域的面积，得到四次处理图像；

将所述四次处理图像进行图像形状判断处理，对若干个所述连通区域分别提取矩形度，通过提取的矩形度筛选判断若干个所述连通区域面积，得到最小外接矩形；

计算所述最小外接矩形的长宽比和面积，判断所述最小外接矩形的长宽比是否在预设的长宽比阈值范围内，且所述最小外接矩形的面积是否在预设的面积阈值范围内；若是，则通过报警装置发出报警信息。

作为优选方案，所述将所述原始图像进行图像中值滤波处理和颜色空间变换处理，获得一次处理图像具体为：

将所述原始图像进行图像中值滤波处理，除去所述原始图像的噪声；

在所述原始图像进行图像中值滤波处理之后，进行颜色空间变换处理，针对被检测物所存在的颜色特征进行颜色通道计算，将感兴趣的物体颜色特征最大化，获得一次处理图像。

作为优选方案，所述将所述二次处理图像进行形态学处理，获得三次处理图像具体为：

将所述二次处理图像进行形态学处理，消除因为光线影响产生欠分割和过分割而导致的误差，获得三次处理图像。

作为优选方案，所述图像增强处理为图像直方图均衡化处理。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种基于图像处理的配电房监测系统，包括：

图像采集模块，用于利用摄像装置采集压板的原始图像；

第一处理模块，用于将所述原始图像进行图像中值滤波处理和颜色空间变换处理，获得一次处理图像；

第二处理模块，用于将所述一次处理图像进行图像增强处理和图像阈值分割处理，获得二次处理图像；

第三处理模块，用于将所述二次处理图像进行形态学处理，获得三次处理图像；

第四处理模块，用于将所述三次处理图像进行连通区域判断，将所述三次处理图像分为独立的若干个连通区域，计算若干个所述连通区域的面积，得到四次处理图像；

第五处理模块，用于将所述四次处理图像进行图像形状判断处理，对若干个所述连通区域分别提取矩形度，通过提取的矩形度筛选判断若干个所述连通区域面积，得到最小外接矩形；

报警处理模块，用于计算所述最小外接矩形的长宽比和面积，判断所述最小外接矩形的长宽比是否在预设的长宽比阈值范围内，且所述最小外接矩形的面积是否在预设的面积阈值范围内；若是，则通过报警装置发出报警信息；

所述报警装置，用于在接收所述报警处理模块的报警信号时，发出报警信息。

作为优选方案，所述第一处理模块还用于：

将所述原始图像进行图像中值滤波处理，除去所述原始图像的噪声；

在所述原始图像进行图像中值滤波处理之后，进行颜色空间变换处理，针对被检测物所存在的颜色特征进行颜色通道计算，将感兴趣的物体颜色特征最大化，获得一次处理图像。

作为优选方案，所述第三处理模块还用于：

将所述二次处理图像进行形态学处理，消除因为光线影响产生欠分割和过分割而导致的误差，获得三次处理图像。

作为优选方案，所述图像增强处理为图像直方图均衡化处理。

相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于，通过图像识别技术将实时采集到的压板的原始图像进行图像处理和分析，从而有效地替代了人工观察，并能实时地对压板状态进行实时监控、记录与分析，实现对配电房运行的自动化控制，进而为设备出现故障或存在重大安全隐患的情况下及时快速的进行报警的技术实现提供了保证。

当判断所述最小外接矩形的长宽比在预设的长宽比阈值范围内，且所述最小外接矩形的面积在预设的面积阈值范围内时，通过报警装置发出报警信息，从而有效地检测到工作人员操作不当或遗漏压板的操作等引起的问题，进而通过所述报警装置进行及时有效地提示和报警处理，有利于工作人员及时作为反应，在压板状态调整完成后，所述报警装置才停止发出警报信号；这样能够有效地保证配电房的运行安全。

附图说明

图1是本发明实施例一的基于图像处理的配电房监测方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一的基于图像处理的配电房监测系统的结构示意图；

图3展示的是本发明实施例一的基于图像处理的配电房监测方法的二次处理图像；

图4展示的是本发明实施例一的基于图像处理的配电房监测方法的三次处理图像；

图5展示的是本发明实施例一的基于图像处理的配电房监测方法的四次处理图像；

图6展示的是本发明实施例一的基于图像处理的配电房监测方法的五次处理图像。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1、图3至图6，本发明优选实施例提供了一种基于图像处理的配电房监测方法，包括步骤：

步骤S1、利用摄像装置采集压板的原始图像；

其中，所述摄像装置包括但不限于摄像头、相机等设备，利用所述摄像装置拍摄得到压板的照片，并将照片传输到计算机；从而计算机中的图像处理软件能够提取待处理照片作为所述原始图像。

步骤S2、将所述原始图像进行图像中值滤波处理和颜色空间变换处理，获得一次处理图像；所述一次处理图像如图3所示。

其中，所述图像中值滤波处理用于去噪声，以消除所述原始图像的噪声干扰，从而提高图像质量；所述图像中值滤波处理的原理是：中值滤波属于非线性滤波，把数字图像中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替。

所述颜色空间变换处理，用于针对被检测物的所所存在的颜色特征进行颜色通道计算，将感兴趣的物体颜色特征最大化，为接下来的阈值分割做准备；其基本原理是图像矩阵的矩阵运算。

步骤S3、将所述一次处理图像进行图像增强处理和图像阈值分割处理，获得二次处理图像；所述二次处理图像如图4所示。

所述图像增强处理为图像直方图均衡化处理，用于提高图像的对比度，以使使图像更加清晰；其基本原理是把原始图的直方图变换为均匀分布的形式，以增加像素灰度值的动态范围，从而达到增强图像整体对比度的效果。

其中，所述图像阈值分割处理用于将用户所需要提取的区域进行分割；其基本原理是阈值分割法是一种基于区域的图像分割技术，把图像象素点分为若干类。

步骤S4、将所述二次处理图像进行形态学处理，获得三次处理图像；所述三次处理图像如图5所示。

其中，所述形态学处理用于消除因为光线影响产生欠分割和过分割而导致的误差；形态学的基本思想是用具有一定形态的结构元素去腐蚀、膨胀，开运算、闭运算或顶帽图像，以达到对图像分析和处理的目的。

步骤S5、将所述三次处理图像进行连通区域判断，将所述三次处理图像分为独立的若干个连通区域，计算若干个所述连通区域的面积，得到四次处理图像；所述四次处理图像如图6所示。

其中，所述连通区域判断用于将处理得到的二值图上的区域分成独立的一个个区域，目的是为仪表区域定位做准备；具体的，一个连通区域是由具有相同像素值的相邻像素组成像素集合，因此，用户就可以通8领域像素关系寻找连通区域，对于找到的每个连通区域，用户赋予其一个唯一的标识(Label)，以区别其他连通区域。

步骤S6、将所述四次处理图像进行图像形状判断处理，对若干个所述连通区域分别提取矩形度，通过提取的矩形度筛选判断若干个所述连通区域面积，得到最小外接矩形；

其中，所述图像形状判断处理用于遍历之前得到的独立区域并提取矩形度，通过提取的矩形度筛选，目的是为仪表区域定位做准备。

步骤S7、计算所述最小外接矩形的长宽比和面积，判断所述最小外接矩形的长宽比是否在预设的长宽比阈值范围内，且所述最小外接矩形的面积是否在预设的面积阈值范围内；若是，则通过报警装置8发出报警信息。

相比于现有技术，本发明实施例提供的基于图像处理的配电房监测方法通过图像识别技术将实时采集到的压板的原始图像进行图像处理和分析，从而有效地替代了人工观察，并能实时地对压板状态进行实时监控、记录与分析，实现对配电房运行的自动化控制，进而为设备出现故障或存在重大安全隐患的情况下及时快速的进行报警的技术实现提供了保证。

当判断所述最小外接矩形的长宽比在预设的长宽比阈值范围内，且所述最小外接矩形的面积在预设的面积阈值范围内时，通过报警装置8发出报警信息，从而有效地检测到工作人员操作不当或遗漏压板的操作等引起的问题，进而通过所述报警装置8进行及时有效地提示和报警处理，有利于工作人员及时作为反应，在压板状态调整完成后，所述报警装置8才停止发出警报信号；这样能够有效地保证配电房的运行安全。同时，本发明所述基于图像处理的配电房监测方法，具有准确性高、鲁棒性好的特点，适用于配电房的实时监测。

在本发明实施例中，应当说明的是，本发明采用计算机上的图像处理软件，对采集到的原始图像进行图像形状判断处理，最终获得压板状态参数；其中，具体流程如下：

图像采集—>中值滤波—>颜色空间变换—>直方图均衡化—>阈值分割(图3)—>形态学处理(图4)—>连通区域判断(图5)—>最小外接矩形(图6)—>矩形长宽比以及面积判断压板状态。

在本发明实施例中，所述步骤S2、将所述原始图像进行图像中值滤波处理和颜色空间变换处理，获得一次处理图像具体为：

步骤S21、将所述原始图像进行图像中值滤波处理，除去所述原始图像的噪声；

步骤S22、在所述原始图像进行图像中值滤波处理之后，进行颜色空间变换处理，针对被检测物所存在的颜色特征进行颜色通道计算，将感兴趣的物体颜色特征最大化，获得一次处理图像。

在本发明实施例中，所述步骤S4、将所述二次处理图像进行形态学处理，获得三次处理图像具体为：

将所述二次处理图像进行形态学处理，消除因为光线影响产生欠分割和过分割而导致的误差，获得三次处理图像。

在本发明实施例中，在所述步骤S3中，所述图像增强处理为图像直方图均衡化处理。

请参见图2，本发明还提供了一种基于图像处理的配电房监测系统，包括：

图像采集模块1，用于利用摄像装置采集压板的原始图像；

第一处理模块2，用于将所述原始图像进行图像中值滤波处理和颜色空间变换处理，获得一次处理图像；

第二处理模块3，用于将所述一次处理图像进行图像增强处理和图像阈值分割处理，获得二次处理图像；

第三处理模块4，用于将所述二次处理图像进行形态学处理，获得三次处理图像；

第四处理模块5，用于将所述三次处理图像进行连通区域判断，将所述三次处理图像分为独立的若干个连通区域，计算若干个所述连通区域的面积，得到四次处理图像；

第五处理模块6，用于将所述四次处理图像进行图像形状判断处理，对若干个所述连通区域分别提取矩形度，通过提取的矩形度筛选判断若干个所述连通区域面积，得到最小外接矩形；

报警处理模块7，用于计算所述最小外接矩形的长宽比和面积，判断所述最小外接矩形的长宽比是否在预设的长宽比阈值范围内，且所述最小外接矩形的面积是否在预设的面积阈值范围内；若是，则通过报警装置8发出报警信息；

所述报警装置8，用于在接收所述报警处理模块的报警信号时，发出报警信息。

相比于现有技术，本发明实施例提供的基于图像处理的配电房监测系统应用上述的基于图像处理的配电房监测方法，其通过图像识别技术将实时采集到的压板的原始图像进行图像处理和分析，从而有效地替代了人工观察，并能实时地对压板状态进行实时监控、记录与分析，实现对配电房运行的自动化控制，进而为设备出现故障或存在重大安全隐患的情况下及时快速的进行报警的技术实现提供了保证。

当判断所述最小外接矩形的长宽比在预设的长宽比阈值范围内，且所述最小外接矩形的面积在预设的面积阈值范围内时，通过报警装置8发出报警信息，从而有效地检测到工作人员操作不当或遗漏压板的操作等引起的问题，进而通过所述报警装置8进行及时有效地提示和报警处理，有利于工作人员及时作为反应，在压板状态调整完成后，所述报警装置8才停止发出警报信号；这样能够有效地保证配电房的运行安全。

需要说明的是，本发明实施例提供的一种基于图像处理的配电房监测系统使用上述基于图像处理的配电房监测方法，其工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。

在本发明实施例中，所述第一处理模块2还用于：

将所述原始图像进行图像中值滤波处理，除去所述原始图像的噪声；

在所述原始图像进行图像中值滤波处理之后，进行颜色空间变换处理，针对被检测物所存在的颜色特征进行颜色通道计算，将感兴趣的物体颜色特征最大化，获得一次处理图像。

在本发明实施例中，所述第三处理模块4还用于：

将所述二次处理图像进行形态学处理，消除因为光线影响产生欠分割和过分割而导致的误差，获得三次处理图像。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于图像处理的配电房监测方法，其特征在于，包括步骤：

利用摄像装置采集压板的原始图像；

将所述原始图像进行图像中值滤波处理和颜色空间变换处理，获得一次处理图像；所述颜色空间变换处理为针对被检测物所存在的颜色特征进行颜色通道计算，将感兴趣的物体颜色特征最大化；

将所述一次处理图像进行图像增强处理和图像阈值分割处理，获得二次处理图像；所述图像增强处理为图像直方图均衡化处理；

将所述二次处理图像进行形态学处理，获得三次处理图像；

将所述三次处理图像进行连通区域判断，将所述三次处理图像分为独立的若干个连通区域，计算若干个所述连通区域的面积，得到四次处理图像；

将所述四次处理图像进行图像形状判断处理，对若干个所述连通区域分别提取矩形度，通过提取的矩形度筛选判断若干个所述连通区域面积，得到最小外接矩形；

计算所述最小外接矩形的长宽比和面积，判断所述最小外接矩形的长宽比是否在预设的长宽比阈值范围内，且所述最小外接矩形的面积是否在预设的面积阈值范围内；若是，则通过报警装置发出报警信息。

2.如权利要求1所述的基于图像处理的配电房监测方法，其特征在于，所述将所述原始图像进行图像中值滤波处理和颜色空间变换处理，获得一次处理图像具体为：

将所述原始图像进行图像中值滤波处理，除去所述原始图像的噪声；

在所述原始图像进行图像中值滤波处理之后，进行颜色空间变换处理，针对被检测物所存在的颜色特征进行颜色通道计算，将感兴趣的物体颜色特征最大化，获得一次处理图像。

3.如权利要求1所述的基于图像处理的配电房监测方法，其特征在于，所述将所述二次处理图像进行形态学处理，获得三次处理图像具体为：

将所述二次处理图像进行形态学处理，消除因为光线影响产生欠分割和过分割而导致的误差，获得三次处理图像。

4.一种基于图像处理的配电房监测系统，其特征在于，包括：

图像采集模块，用于利用摄像装置采集压板的原始图像；

第一处理模块，用于将所述原始图像进行图像中值滤波处理和颜色空间变换处理，获得一次处理图像；所述颜色空间变换处理为针对被检测物所存在的颜色特征进行颜色通道计算，将感兴趣的物体颜色特征最大化；

第二处理模块，用于将所述一次处理图像进行图像增强处理和图像阈值分割处理，获得二次处理图像；所述图像增强处理为图像直方图均衡化处理；

第三处理模块，用于将所述二次处理图像进行形态学处理，获得三次处理图像；

第四处理模块，用于将所述三次处理图像进行连通区域判断，将所述三次处理图像分为独立的若干个连通区域，计算若干个所述连通区域的面积，得到四次处理图像；

第五处理模块，用于将所述四次处理图像进行图像形状判断处理，对若干个所述连通区域分别提取矩形度，通过提取的矩形度筛选判断若干个所述连通区域面积，得到最小外接矩形；

报警处理模块，用于计算所述最小外接矩形的长宽比和面积，判断所述最小外接矩形的长宽比是否在预设的长宽比阈值范围内，且所述最小外接矩形的面积是否在预设的面积阈值范围内；若是，则通过报警装置发出报警信息；

所述报警装置，用于在接收所述报警处理模块的报警信号时，发出报警信息。

5.如权利要求4所述的基于图像处理的配电房监测系统，其特征在于，所述第一处理模块还用于：

将所述原始图像进行图像中值滤波处理，除去所述原始图像的噪声；

在所述原始图像进行图像中值滤波处理之后，进行颜色空间变换处理，针对被检测物所存在的颜色特征进行颜色通道计算，将感兴趣的物体颜色特征最大化，获得一次处理图像。

6.如权利要求4所述的基于图像处理的配电房监测系统，其特征在于，所述第三处理模块还用于：

将所述二次处理图像进行形态学处理，消除因为光线影响产生欠分割和过分割而导致的误差，获得三次处理图像。

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