CN111950509A - 变电所扇形指针仪表图像识别方法 - Google Patents

Abstract

一种变电所扇形指针仪表图像识别方法，涉及电力系统技术领域，所解决的是扇形指针仪表远程识别的技术问题。该方法利用摄像头拍摄变电所内的扇形指针仪表，并在监视图像中设定一个矩形的仪表识别区域，再计算出仪表刻度修正值，然后再获取仪表识别区域的实时图像，并对实时图像实施二值灰度处理后，将实时图像灰度图中每一行中的左起第一个灰度值为1的像素点的纵坐标值归入一个数组Fg中；再根据该数组Fg及仪表刻度修正值计算出实时图像中的仪表指针偏转角度，然后再根据实时图像灰度图中的仪表指针偏转角度，计算出仪表指针在扇形仪表表盘上所指向的刻度值。本发明提供的方法，适用于配备有扇形指针仪表的变电所。

Description

变电所扇形指针仪表图像识别方法

技术领域

本发明涉及电力系统的技术，特别是涉及一种变电所扇形指针仪表图像识别方法的技术。

背景技术

变电所配备有众多仪表，其中的一部分仪表没有数字通讯功能，这些无数字通讯功能的仪表中，大部分是扇形指针仪表。

扇形指针仪表(参见图1)具有一个扇形表盘1，通过指针2的偏转角度来表示数值的大小，对于这些扇形指针仪表，目前只能依靠定期人工巡查才能获取仪表的读数，因而无法及时的反馈故障数据，给变电所的运行带来隐患。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能实时反馈扇形指针仪表数据的变电所扇形指针仪表图像识别方法。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种变电所扇形指针仪表图像识别方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)利用摄像头拍摄变电所内的扇形指针仪表，并在监视图像中设定一个矩形的仪表识别区域，使得扇形指针仪表的仪表表盘的最小刻度、最大刻度都位于仪表识别区域内，并且仪表指针的部分针体也位于仪表识别区域内；

为仪表识别区域设定一个直角坐标系，并且该直角坐标系的横轴与仪表识别区域的上侧边平行；

2)将仪表指针调整至与仪表识别区域的上下两侧边垂直，并将仪表指针此时所指向的刻度值定义为V1，再计算出仪表刻度修正值，计算公式为：

V2＝V1-V0

式中，V2为仪表刻度修正值，V0为仪表表盘的刻度中值；

3)获取仪表识别区域的实时图像，并对实时图像实施二值灰度处理，得到实时图像的灰度图，二值灰度处理公式为：

如果fabs(r_i-r₀)＞l，则令Ft_i＝0；

如果fabs(r_i-r₀)≤l，则令Ft_i＝1；

其中，1≤i≤m,m为实时图像中的像素点总数，Ft_i为实时图像中的第i个像素点的灰度值，r_i为实时图像中的第i个像素点的红色色值，r₀为实时图像中的仪表指针部位的所有像素点的红色平均色值，l为误差阈值，l的取值为10％；

4)将实时图像灰度图中每一行中的左起第一个灰度值为1的像素点的纵坐标值归入一个数组Fg中；

5)计算实时图像中的仪表指针偏转角度，计算公式为：

θ＝arcsin(Fh/L)

其中，θ为实时图像灰度图中的仪表指针偏转角度，L为实时图像灰度图中的扇形仪表表盘的扇形半径，n为实时图像灰度图中的像素点的总行数，Fg(i)为数组Fg中的属于实时图像灰度图第i行的像素点与实时图像灰度图的竖向中线的间距；

6)根据实时图像灰度图中的仪表指针偏转角度θ，计算出仪表指针在扇形仪表表盘上所指向的刻度值。

本发明提供的变电所扇形指针仪表图像识别方法，利用摄像头拍摄变电所内的扇形指针仪表，根据图像的识别区域来识别偏转角度，并进行图像偏转修正，最终计算出仪表的刻度值，该方法无需大量样本训练，通过对实时图像采用二值灰度算法及非线性的拟合计算，可以把表计示数实时识别出，能实时反馈扇形指针仪表数据。

附图说明

图1是扇形指针仪表的表盘及仪表识别区域的示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系，本发明中的英文字母区分大小写。

如图1所示，本发明实施例所提供的一种变电所扇形指针仪表图像识别方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)利用摄像头拍摄变电所内的扇形指针仪表，并在监视图像中设定一个矩形的仪表识别区域3，使得扇形指针仪表的仪表表盘1的最小刻度、最大刻度都位于仪表识别区域3内，并且仪表指针2的部分针体也位于仪表识别区域3内；

为仪表识别区域3设定一个直角坐标系，并且该直角坐标系的横轴与仪表识别区域的上侧边平行；

2)将仪表指针2调整至与仪表识别区域3的上下两侧边垂直，并将仪表指针2此时所指向的刻度值定义为V1，再计算出仪表刻度修正值，计算公式为：

V2＝V1-V0

式中，V2为仪表刻度修正值，V0为仪表表盘1的刻度中值，仪表刻度修正值用于修正因所拍摄的图像歪斜而产生的刻度值误差；

3)获取仪表识别区域3的实时图像，并对实时图像实施二值灰度处理，得到实时图像的灰度图，二值灰度处理公式为：

如果fabs(r_i-r₀)＞l，则令Ft_i＝0；

如果fabs(r_i-r₀)≤l，则令Ft_i＝1；

其中，1≤i≤m,m为实时图像中的像素点总数，Ft_i为实时图像中的第i个像素点的灰度值，r_i为实时图像中的第i个像素点的红色色值，r₀为实时图像中的仪表指针部位的所有像素点的红色平均色值，l为误差阈值，l的取值为10％；

4)将实时图像灰度图中每一行中的左起第一个灰度值为1的像素点的纵坐标值归入一个数组Fg中；

5)计算实时图像中的仪表指针偏转角度，计算公式为：

θ＝arcsin(Fh/L)

其中，θ为实时图像灰度图中的仪表指针偏转角度，L为实时图像灰度图中的扇形仪表表盘的扇形半径，n为实时图像灰度图中的像素点的总行数，Fg(i)为数组Fg中的属于实时图像灰度图第i行的像素点与实时图像灰度图的竖向中线的间距；

实时图像灰度图的竖向中线是与仪表识别区域的上侧边垂直，并经过仪表识别区域中心点的轴线；

6)根据实时图像灰度图中的仪表指针偏转角度θ，计算出仪表指针在扇形仪表表盘上所指向的刻度值。

Claims (1)

1.一种变电所扇形指针仪表图像识别方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)利用摄像头拍摄变电所内的扇形指针仪表，并在监视图像中设定一个矩形的仪表识别区域，使得扇形指针仪表的仪表表盘的最小刻度、最大刻度都位于仪表识别区域内，并且仪表指针的部分针体也位于仪表识别区域内；

为仪表识别区域设定一个直角坐标系，并且该直角坐标系的横轴与仪表识别区域的上侧边平行；

2)将仪表指针调整至与仪表识别区域的上下两侧边垂直，并将仪表指针此时所指向的刻度值定义为V1，再计算出仪表刻度修正值，计算公式为：

V2＝V1-V0

式中，V2为仪表刻度修正值，V0为仪表表盘的刻度中值；

3)获取仪表识别区域的实时图像，并对实时图像实施二值灰度处理，得到实时图像的灰度图，二值灰度处理公式为：

如果fabs(r_i-r₀)＞l，则令Ft_i＝0；

如果fabs(r_i-r₀)≤l，则令Ft_i＝1；

其中，1≤i≤m,m为实时图像中的像素点总数，Ft_i为实时图像中的第i个像素点的灰度值，r_i为实时图像中的第i个像素点的红色色值，r₀为实时图像中的仪表指针部位的所有像素点的红色平均色值，l为误差阈值，l的取值为10％；

4)将实时图像灰度图中每一行中的左起第一个灰度值为1的像素点的纵坐标值归入一个数组Fg中；

5)计算实时图像中的仪表指针偏转角度，计算公式为：

θ＝arcsin(Fh/L)

其中，θ为实时图像灰度图中的仪表指针偏转角度，L为实时图像灰度图中的扇形仪表表盘的扇形半径，n为实时图像灰度图中的像素点的总行数，Fg(i)为数组Fg中的属于实时图像灰度图第i行的像素点与实时图像灰度图的竖向中线的间距；

6)根据实时图像灰度图中的仪表指针偏转角度θ，计算出仪表指针在扇形仪表表盘上所指向的刻度值。

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