[发明专利]一种基于图像处理的二值摇杆开关位置检测方法

说明书

本发明提出一种基于图像处理的二值摇杆开关位置检测方法，包括如下步骤：A，采集摇杆开关图像；B，基于采集的摇杆开关图像特点，提取摇杆开关头部图像；C，定位各摇杆开关工作区；D，根据各摇杆开关工作区坐标，裁剪各摇杆开关头部区域图像以获取各摇杆开关头部区域的子图像；E，优化步骤D获取的各子图像；F，通过比较各子图像中摇杆开关头部像素区坐标和图像中心坐标，判别各摇杆开关状态。采用本发明方法，可对摇杆开关进行分析，判断摇杆开关位置，为诊断开关位置异常提供参考，预防风险的发生。

技术领域

本发明涉及一种基于图像处理的二值摇杆开关位置检测方法，适用于摇杆开关位置的自动分析诊断，在电力系统、航空系统和铁路系统等领域有较大的应用前景，可为设备监测人员提供辅助，发现开关位置异常，规避安全风险。

背景技术

在电力系统、铁路系统和航空系统等领域，实时可靠的判断开关状态并使其保持在正确的位置对保证系统的正常安全运行至关重要。由于控制系统运行的开关多种多样纷繁复杂，设备监控人员在作业过程中极易漏掉某开关，导致当前以人工为主的监控手段很难避免由人为差错引起的安全隐患。此外，在系统运转过程中，即便某开关位置错误，系统自身的自检系统可能无法发现此类安全隐患，错误的开关状态，将导致某项指令误执行，不仅对会对系统产生危害，也严重威胁了工作人员的人身安全。迫切需要自动化的无损检测手段来辅助解决这一问题。

发明内容

本发明的内容是：针对在电力系统、铁路系统和航空系统等领域中广泛存在的摇杆开关阵列，提供了一种基于图像处理技术的二值摇杆开关位置检测方法，可对摇杆状态实时准确分析判断。

本发明的技术解决方案是：

一种基于图像处理的二值摇杆开关位置的检测方法，包括如下步骤：

A，采集摇杆开关图像；

B，基于采集的摇杆开关图像特点，提取摇杆开关头部图像；

C，定位各摇杆开关工作区；

D，根据各摇杆开关工作区坐标，裁剪各摇杆开关头部区域图像以获取各摇杆开关头部区域的子图像；

E，优化步骤D获取的各子图像；

F，通过比较各子图像中摇杆开关头部像素区坐标和图像中心坐标，判别各摇杆开关状态。

进一步的，所述摇杆开关图像特点为真彩色图像RGB格式，且允许图像存在仿射、旋转、光照、尺度和视角变化；摇杆头部为红色，摇杆底部为两个白色圆弧区，摇杆开关工作区域为与图像背景区分度较高的黑色矩形框。

进一步的，所述步骤B中提取开关摇杆头部的方法为：

B1，转换摇杆开关真彩图像RGB颜色空间为HSV颜色空间，提取HSV空间的色调，设定红色色调的阈值为0.05，将HSV空间中色调值小于0.05或大于0.95作为红色色调区；

B2，转换步骤B1中红色色调图为灰度图，并归一化处理；

B3，图像取补并采用大小为5X4的模板进行中值滤波；

B4，设定阈值为0.9，遍历整幅图像，将图像中灰度值小于0.9的像素灰度设置为0，图像黑白反转；

B5，移除图像中的孤立像素点，采用半径为4的圆盘结构元素进行腐蚀处理。

进一步的，定位摇杆开关工作区的具体步骤为：

C1，转换摇杆开关真彩图像为灰度图，对灰度图进行归一化处理；

C2，选取阈值0.3对灰度图进行全局阈值分割，初步提取摇杆开关区域，图像转换为二值图像；

C3，二值图像黑白反转，并填充图像中的空洞区域；