[发明专利]基于几何特征聚类划分的配电柜圆形压板状态识别方法

说明书

本发明公开了基于几何特征聚类划分的配电柜圆形压板状态识别方法，依次通过图像采集、第一次图像校正、第一次边缘提取、第二次图像校正、一次整体聚类划分、第二次边缘提取、二次区域聚类划分、目标识别、结果输出的步骤，利用机器视觉与图像处理技术，将前端获取的压板图像进行处理后反馈出各个开关状态的识别结果，不仅能节约时间与人力，还方便后期记录与复查压板开关在不同时间下的情况。

技术领域

本发明属于电气设备图像识别领域，具体涉及一种采用机器视觉与图像处理技术、基于几何特征聚类划分的配电柜圆形压板状态识别方法。

背景技术

随着电力系统的发展，电力设备越来越复杂，各个子系统联系越来越密切，那么对各个子系统状态的检测显得尤其重要，在电气控制柜中存在有较多圆形压板子系统，如图1所示。上述压板阵列状态需要通过人工巡检和人工排查来记录当前开关状态，较为耗费时间与人力，且效率低下。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，利用机器视觉与图像处理技术来解决上述技术问题的技术方案，具体技术方案如下：

基于几何特征聚类划分的配电柜圆形压板状态识别方法，包括如下步骤：

(1)采集压板图像，并以图片格式保存压板图像信息；

(2)根据压板上设定的定位标识，识别定位标识的图像位置，并以此为基准将图像进行校正；

(3)将图像参数阈值传给边缘提取函数，将开关及标识牌边缘提取出来；

(4)根据压板图像开关行列数对图像进行等距切割，从而得到关于压板图像中每一个开关的区域图像；

(5)对每一个开关区域图像边缘由上至下分划分成若干等分，确定圆形压板的上、下圆柱的位置；

(6)在划分区域中间部分内进行线性特征比对状态识别，判断开关状态；

(7)返回检测识别结果。

根据上述步骤，对压板进行图像采集、图像校正和边缘提取后，将压板中的每个开关进行等距切割，即对原有图像进行一次区域划分，将原有的对整体图像进行识别的方式转化为对单一开关的空间区域进行状态识别，根据切割后每个开关的图样再进行二次区域划分，确定的圆形压板上、下圆柱的准确位置，并将上、下圆柱中间部分的图样进行线性特征比对，检测出每个开关的状态，并输出所有开关的状态信息。

进一步地，步骤(2)中所述的定位标识为圆形黑点，设置在压板的4 个角上，获取4个标识牌圆形黑点在图像中的像素坐标，以此为基准将倾斜或者变形的图像进行校正。由于拍摄角度的限制，往往存在俯拍或者仰拍的情况，将定位标识设置在压板的4个角上，识别压板上的4个角上的圆形黑点定位标识，获取到4个定位标识圆形黑点在图像中的像素坐标，以4个定位标识圆形黑点为基准，将图像校正至以4个定位标识圆形黑点为压板矩形尺寸的4个角，即定位标识圆形黑点的中心作为校正后图像的4个角。

进一步地，步骤(3)中通过将图像灰度值设置为若干区间，每一灰度值区间对应一参数阈值，因此根据设置的灰度值区间将图像分为若干段，将每一段图像对应的参数阈值传给canny边缘提取函数，将开关及标识牌边缘提取出来。

由于光照强度的不同，导致所拍摄的图片各个部分的灰度值不同，预先将图像按灰度值0～255设置为若干灰度值区间，每一灰度值区间可以是连续的也可以是不连续的，并设置好将每一灰度值区间对应的参数阈值；因此，边缘检测更加精确。

进一步地，由于每个开关下方均有开关的标识牌，因此，需将识别出的标识牌切割掉，在后续步骤(4)的图像等距切割中、及步骤(6)开关位置的判断中不会包括标识牌信息；因此，步骤(3)中，将开关及标识牌边缘提取出来后，根据预先设置的标识牌坐标位置信息，将图像中的标识牌位置图像从图像中切除。