[发明专利]基于CMOS图像采集的电能表自动抄表平台

说明书

技术领域

本发明涉及电能表领域，尤其涉及一种基于CMOS图像采集的电能表自动抄表平台。

背景技术

电能表是测量用电单位或个人用电读数的仪表，是供电部门收费和调配电力资源的重要参考数据，同时电能表的数量众多，基本上每一个用电单位需要设置一个电能表，每一户居民也需要单独设置一个电能表。因而，从电能表的价值和分布特点可以看出，电能表的读数采集需要同时满足高效和高精度的要求。

然而，现有技术中的电能表抄表方案都存在固有的缺陷：(1)手动的抄表方式虽然能保证采集读数的精度，但是需要耗费大量的人工成本，采集效率不高，实时性不强；(2)现有的一些电子抄表方案只能保证正常环境下的读数采集，由于很多电能表置于户外，在能见度较低的天气下，例如多雾天气环境下，往往会造成拍摄的电能表图像模糊不清，相应地，识别的读数误差很大。

因此，需要一种新的电能表自动抄表方案，采用电子抄表的方式替代原有的人工抄表方式，同时，对电子抄表方式进行升级改造，增加图像清晰化处理功能，克服多雾天气对电能表读数识别的不利影响，从而能够满足电能表读数采集的高效和高精度的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于CMOS图像采集的电能表自动抄表平台，利用高精度的图像采集技术和图像处理技术搭建了一套电能表自动抄表平台，保障数据采集的高效率，同时，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图像进行去雾霾化处理，获得清晰的电能表图像，从而保障读数采集的准确性。

根据本发明的一方面，提供了一种基于CMOS图像采集的电能表自动抄表平台，所述平台包括数字信号处理器、LCD显示屏、FLASH存储器和CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器用于对电能表的表框进行拍摄以获得表框图像，所述数字信号处理器与所述CMOS图像传感器连接，用于对所述表框图像进行图像处理，以获得电能表读数，所述FLASH存储器与所述数字信号处理器连接，用于存储所述电能表读数，所述LCD显示屏与所述数字信号处理器连接，用于显示所述电能表读数。

更具体地，在所述基于CMOS图像采集的电能表自动抄表平台中，还包括：CSI接口，位于CMOS图像传感器和图像预处理设备之间，用于将所述CMOS图像传感器拍摄的表框图像传送给图像预处理设备；第一并口，位于所述数字信号处理器和所述LCD显示屏之间，用于将所述数字信号处理器获得的电能表读数传送给所述LCD显示屏以进行显示；第二并口，位于所述数字信号处理器和所述FLASH存储器之间，用于将所述数字信号处理器获得的电能表读数传送给所述FLASH存储器以进行存储；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；图像预处理设备，位于所述CSI接口和所述数字信号处理器之间，用于接收所述表框图像，对所述表框图像进行去雾处理以获得去雾表框图像，将所述去雾表框图像输入所述数字信号处理器以进行图像处理以获得电能表读数；所述图像预处理设备还包括：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CSI接口以接收所述表框图像，对所述表框图像进行灰度化处理以获得灰度化表框图像，还与存储子设备连接，将所述灰度化表框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，从所述灰度化表框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表框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，与所述存储子设备连接以获得预设像素值阈值，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表框图像和所述黑色通道，将所述表框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，对所述表框图像的每一个像素，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，将所述表框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，所述表框图像中每一个像素的像素值包括所述表框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表框图像；所述数字信号处理器在接收到所述去雾表框图像后，对所述去雾表框图像依次进行图像锐化、自适应递归滤波和OCR识别处理，以获得电能表读数；其中，所述雾霾浓度检测子设备还内置有静态存储单元，用于预先存储关系对照表，所述关系对照表保存了雾霾浓度与雾霾去除强度之间的对应关系。