[发明专利]一种基于混合高斯背景建模的仪表自动读数方法

说明书

本发明公开了一种基于混合高斯背景建模的仪表自动读数方法，在电网系统的运行过程中需要记录各种仪表的数据，在对这些数据进行分析的基础上得到保证整个电网系统安全稳定运行的调度依据。本发明采用摄像头获取仪表盘的视频数据并对数据进行预处理；使用混合高斯背景建模对仪表盘进行背景建模再通过背景差分技术提取出仪表的指针区域；使用kalman滤波器对候选的指针区域进行跟踪过滤调错误的指针目标；根据指针在仪表盘中的位置计算出仪表当前的读数。本发明可以实现对电网设备的指针式仪表进行自动读数，可同时实现对多个表盘进行读数，运行效率可以达到实时性的要求，有效的减少了仪表盘巡查对人工的依赖，大大的提高仪表盘巡查过程的效率和准确率。

技术领域

本发明涉及一种基于混合高斯背景建模的仪表自动读数方法，属于电力调度自动化技术领域。

背景技术

我国已经进入工业化全面发展的时期，各种不可再生资源逐步耗尽，我们急需发展各种可再生资源；此外，各行各业对电力资源的依赖随着工业化进程的推进在逐渐增大。在我国可再生的电力资源(如水利资源、风力资源、太阳能资源)主要集中分布在中西部地区，而经济发达的区域却集中分布在东部沿海地区，要打破电力资源和经济发展分布不均匀的现像，只能使用大容量远距离输电系统来实现。采用高压、超高压输电系统是实现长距离输送电力能源的主要方式。超高压大容量输电线路大幅度扩建后，维护超高压输电线路的安全稳定运行是我国经济建设高速增长的坚实基础，高质量高频率的巡检运维是保证大规模输电系统的稳定运行的必要条件。人工巡检容易受到地形、人员和天气等因素的影响往往导致巡检效率低下、巡检效果欠佳，实时性较差，人工巡检维护的方式已经无法满足新时代下电力事业发展的需求。电网系统中的各种设备安装有大量的指针式仪表，我们通过这些仪表盘的数据来检测电力设备的运行状态，用来调度和控制电网系统的安全稳定运行。与数字式仪表相比，指针式仪表具有价格低廉、结构简单、可抗电磁干扰、使用寿命长等特点，能够长期适应电网系统中的各种复杂电磁干扰环境。目前电网系统中设备仪表读数主要依靠人工的方式，电网系统中的设备种类繁多，仪表数量庞大，人工读数的劳动强度较大，随着工作时间的推移人工读数的精度和效率会逐步降低。而且在一些带电、高压、高温场所下，人工读数的方式不能进行只能通过智能识别的手段。

发明内容

一种基于混合高斯背景建模的仪表自动读数方法，包括以下步骤：

1、图像预处理去噪；

2、混合高斯背景建模；

3、Kalman滤波跟踪；

4、仪表读数计算。

进一步地，本发明包括：

1)图像预处理去噪

利用谐波均值滤波处理可以有效的降低噪声。具体地，采用的高斯模板滤波如下所示：

我们通过离散化二维高斯函数，产生一个二维的卷积模板，通常使用3*3的尺寸大小。3*3的高斯模板如下所示：

2)混合高斯背景建模

正态分布(Normal distribution)是一个在数学、物理及工程等领域都非常重要的概率分布，在统计学的许多方面有着重大的影响力。若随机变量X服从一个数学期望为μ、标准方差为σ²的高斯分布，记为：

X～N(μ,σ²)；

则其概率密度函数为：