CN113077398A - 断路器圆形分合指示灯图像噪声滤波方法 - Google Patents

断路器圆形分合指示灯图像噪声滤波方法 Download PDF

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Abstract

一种断路器圆形分合指示灯图像噪声滤波方法，涉及电力系统技术领域，该方法在断路器的圆形分合指示灯图像中设定一个矩形的分合识别区域，并对分合识别区域内的图像实施灰度处理后所得到灰度图，再采用迭代法从灰度图圆心点开始，结合邻近灰度平均值和环形灰度均值，对灰度度实施逐层滤波，以去除灰度图中较大的噪声污染，滤波结束后所得到灰度图作为断路器圆形分合指示灯的分合状态识别图像。本发明提供的方法，用于变电所辅助监控系统中对断路器圆形分合指示灯的分合状态识别。

Description

断路器圆形分合指示灯图像噪声滤波方法
技术领域
本发明涉及电力系统的技术，特别是涉及一种断路器圆形分合指示灯图像噪声滤波方法的技术。
背景技术
在变电所辅助监控系统中，常常需要对视频图像中的断路器圆形分合指示灯进行识别，以辅助判断断路器的分合是否到位，从单一的综合自动化信号监控模式到多种信号相互验证模式，这种对图像指示灯进行识别能提高监控可靠性和事故分析水平。
在日常运行环境中，断路器圆形分合指示灯的图像会因环境光照的影响而造成图像噪声，从而导致断路器圆形分合指示灯的分合状态识别准确率不高。
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提高断路器圆形分合指示灯的分合状态识别准确度的断路器圆形分合指示灯图像噪声滤波方法。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种断路器圆形分合指示灯图像噪声滤波方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)利用摄像头拍摄变电所内断路器的圆形分合指示灯，并在断路器的圆形分合指示灯图像中设定一个矩形的分合识别区域，使断路器的圆形分合指示灯在分合识别区域中的像素面积占比大于80％；
2)对断路器的圆形分合指示灯图像中，位于分合识别区域内的图像实施灰度处理，并将处理后所得到灰度图定义为图像T；
对图像实施灰度处理的方式为：对每个像素点，令G＝R，B＝R，其中的G为像素点的绿色色值，B为像素点的蓝色色值，R为像素点的红色色值；
3)将图像T中，由灰度值大于等于0.8×Vper且小于等于1.2×Vper的像素点所组成的图像定义为图像D，其中的Vper为图像T中的所有像素点的灰度平均值；
计算图像D的中心像素点Do的坐标值，计算公式为：
Figure BDA0003012999620000021
Figure BDA0003012999620000022
其中，Do.x为图像D的中心像素点Do的横坐标，Do.y为图像D的中心像素点Do的纵坐标，D(i).x为图像D中的第i个像素点的横坐标，D(i).y为图像D中的第i个像素点的纵坐标，n为图像D中的像素点总数，int为取整函数；
4)设置迭代初始值t＝0，迭代步长r＝max(min(W/20，H/20)，10)；
其中，W为图像T的像素宽度，H为图像T的像素高度，max为取最大值函数，min为取最小值函数；
5)在图像T中，以像素点Do为圆心，r为半径，取一个圆形区域Rp；
6)计算区域Rp的平均灰度值，计算公式为：
Figure BDA0003012999620000023
其中，Rp(t)为区域Rp的平均灰度值，R(i)为区域Rp中的第i个像素点的灰度值，m为区域Rp中的像素点总数；
7)更新区域Rp中的各个像素点的灰度值；
如果fabs(R(i)-Rp(t))＞0.4×Rp(t)，则令R(i)＝Rp(t)；
如果0.2×Rp(t)＜fabs(R(i)-Rp(t))≤0.4×Rp(t)，则令R(i)＝Rtper(i)；
如果0.2×Rp(t)≥fabs(R(i)-Rp(t))，则令R(i)＝R(i)；
Figure BDA0003012999620000031
其中，Rtper(i)为像素点P(i)的邻近灰度平均值，k为像素点P(i)的邻近像素点的总数，R(j)为像素点P(i)的第j个邻近像素点的灰度值，像素点P(i)为区域Rp中的第i个像素点，以像素点P(i)为中心点并且以3个像素点为边长的正方形区域为像素点P(i)的邻近区域，位于区域Rp内并且位于像素点P(i)的邻近区域内的各个像素点为像素点P(i)的邻近像素点,fabs为绝对值函数；
8)令t＝t+r；
如果t≥W/2，并且t≥H/2，则转至步骤10)，反之则转至步骤9)；
9)在图像T中，以像素点Do为圆心，取一个圆环形区域Rp，圆环形区域Rp的内圆半径为t，圆环形区域Rp的外圆半径为t+r，然后转至步骤6)；
10)图像T的噪声滤波结束，将图像T作为断路器圆形分合指示灯的分合状态识别图像。
本发明提供的断路器圆形分合指示灯图像噪声滤波方法，根据断路器圆形分合指示灯的特点，从图像圆点开始，结合邻近灰度平均值和环形灰度均值逐层滤波，能去除图像中较大的噪声污染，能提高断路器圆形分合指示灯的分合状态识别准确度。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述，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。
本发明实施例所提供的一种断路器圆形分合指示灯图像噪声滤波方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)利用摄像头拍摄变电所内断路器的圆形分合指示灯，并在断路器的圆形分合指示灯图像中设定一个矩形的分合识别区域，使断路器的圆形分合指示灯在分合识别区域中的像素面积占比大于80％；
2)对断路器的圆形分合指示灯图像中，位于分合识别区域内的图像实施灰度处理，并将处理后所得到灰度图定义为图像T；
对图像实施灰度处理的方式为：对每个像素点，令G＝R，B＝R，其中的G为像素点的绿色色值，B为像素点的蓝色色值，R为像素点的红色色值；
3)将图像T中，由灰度值大于等于0.8×Vper且小于等于1.2×Vper的像素点所组成的图像定义为图像D，其中的Vper为图像T中的所有像素点的灰度平均值；
计算图像D的中心像素点Do的坐标值，计算公式为：
Figure BDA0003012999620000041
Figure BDA0003012999620000042
其中，Do.x为图像D的中心像素点Do的横坐标，Do.y为图像D的中心像素点Do的纵坐标，D(i).x为图像D中的第i个像素点的横坐标，D(i).y为图像D中的第i个像素点的纵坐标，n为图像D中的像素点总数，int为取整函数；
4)设置迭代初始值t＝0，迭代步长r＝max(min(W/20，H/20)，10)；
其中，W为图像T的像素宽度，H为图像T的像素高度，max为取最大值函数，min为取最小值函数；
5)在图像T中，以像素点Do为圆心，r为半径，取一个圆形区域Rp；
6)计算区域Rp的平均灰度值，计算公式为：
Figure BDA0003012999620000043
其中，Rp(t)为区域Rp的平均灰度值，R(i)为区域Rp中的第i个像素点的灰度值，m为区域Rp中的像素点总数；
7)更新区域Rp中的各个像素点的灰度值；
如果fabs(R(i)-Rp(t))＞0.4×Rp(t)，则令R(i)＝Rp(t)；
如果0.2×Rp(t)＜fabs(R(i)-Rp(t))≤0.4×Rp(t)，则令R(i)＝Rtper(i)；
如果0.2×Rp(t)≥fabs(R(i)-Rp(t))，则令R(i)＝R(i)；
Figure BDA0003012999620000051
其中，Rtper(i)为像素点P(i)的邻近灰度平均值，k为像素点P(i)的邻近像素点的总数，R(j)为像素点P(i)的第j个邻近像素点的灰度值，像素点P(i)为区域Rp中的第i个像素点，以像素点P(i)为中心点并且以3个像素点为边长的正方形区域为像素点P(i)的邻近区域，位于区域Rp内并且位于像素点P(i)的邻近区域内的各个像素点为像素点P(i)的邻近像素点,fabs为绝对值函数；
8)令t＝t+r；
如果t≥W/2，并且t≥H/2，则转至步骤10)，反之则转至步骤9)；
9)在图像T中，以像素点Do为圆心，取一个圆环形区域Rp，圆环形区域Rp的内圆半径为t，圆环形区域Rp的外圆半径为t+r，然后转至步骤6)；
10)图像T的噪声滤波结束，将图像T作为断路器圆形分合指示灯的分合状态识别图像。

Claims (1)

1.一种断路器圆形分合指示灯图像噪声滤波方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)利用摄像头拍摄变电所内断路器的圆形分合指示灯，并在断路器的圆形分合指示灯图像中设定一个矩形的分合识别区域，使断路器的圆形分合指示灯在分合识别区域中的像素面积占比大于80％；
2)对断路器的圆形分合指示灯图像中，位于分合识别区域内的图像实施灰度处理，并将处理后所得到灰度图定义为图像T；
对图像实施灰度处理的方式为：对每个像素点，令G＝R，B＝R，其中的G为像素点的绿色色值，B为像素点的蓝色色值，R为像素点的红色色值；
3)将图像T中，由灰度值大于等于0.8×Vper且小于等于1.2×Vper的像素点所组成的图像定义为图像D，其中的Vper为图像T中的所有像素点的灰度平均值；
计算图像D的中心像素点Do的坐标值，计算公式为：
Figure FDA0003012999610000011
Figure FDA0003012999610000012
其中，Do.x为图像D的中心像素点Do的横坐标，Do.y为图像D的中心像素点Do的纵坐标，D(i).x为图像D中的第i个像素点的横坐标，D(i).y为图像D中的第i个像素点的纵坐标，n为图像D中的像素点总数，int为取整函数；
4)设置迭代初始值t＝0，迭代步长r＝max(min(W/20，H/20)，10)；
其中，W为图像T的像素宽度，H为图像T的像素高度，max为取最大值函数，min为取最小值函数；
5)在图像T中，以像素点Do为圆心，r为半径，取一个圆形区域Rp；
6)计算区域Rp的平均灰度值，计算公式为：
Figure FDA0003012999610000021
其中，Rp(t)为区域Rp的平均灰度值，R(i)为区域Rp中的第i个像素点的灰度值，m为区域Rp中的像素点总数；
7)更新区域Rp中的各个像素点的灰度值；
如果fabs(R(i)-Rp(t))＞0.4×Rp(t)，则令R(i)＝Rp(t)；
如果0.2×Rp(t)＜fabs(R(i)-Rp(t))≤0.4×Rp(t)，则令R(i)＝Rtper(i)；
如果0.2×Rp(t)≥fabs(R(i)-Rp(t))，则令R(i)＝R(i)；
Figure FDA0003012999610000022
其中，Rtper(i)为像素点P(i)的邻近灰度平均值，k为像素点P(i)的邻近像素点的总数，R(j)为像素点P(i)的第j个邻近像素点的灰度值，像素点P(i)为区域Rp中的第i个像素点，以像素点P(i)为中心点并且以3个像素点为边长的正方形区域为像素点P(i)的邻近区域，位于区域Rp内并且位于像素点P(i)的邻近区域内的各个像素点为像素点P(i)的邻近像素点,fabs为绝对值函数；
8)令t＝t+r；
如果t≥W/2，并且t≥H/2，则转至步骤10)，反之则转至步骤9)；
9)在图像T中，以像素点Do为圆心，取一个圆环形区域Rp，圆环形区域Rp的内圆半径为t，圆环形区域Rp的外圆半径为t+r，然后转至步骤6)；
10)图像T的噪声滤波结束，将图像T作为断路器圆形分合指示灯的分合状态识别图像。
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