[发明专利]对室外电能表读表的机器人

摘要

本发明涉及一种对室外电能表读表的机器人，包括北斗星导航器、移动硬盘、CMOS视觉传感器、读数识别器和主控制器，移动硬盘用于预先存储各类电能表模板，以及用于预先存储每一类电能表模板的最大刻度、最小刻度和指针模型，CMOS视觉传感器用于拍摄电能表图像，读数识别器与CMOS视觉传感器连接以对电能表图像执行图像处理，主控制器与北斗星导航器连接以控制机器人的行进位置，还与移动硬盘和读数识别器分别连接，用于控制机器人的自动读表。本发明还增强了清晰化处理器，用于对电能表图像执行去雾霾处理。通过本发明，即使在雾霾天气下，也能够控制机器人准确到达目标读表位置，并实现对各种室外电能表的高精度读表。

主权项

一种对室外电能表读表的机器人，所述机器人包括北斗星导航器、移动硬盘、CMOS视觉传感器、读数识别器和主控制器，所述移动硬盘用于预先存储各类电能表模板，以及用于预先存储每一类电能表模板的最大刻度、最小刻度和指针模型，所述CMOS视觉传感器用于拍摄电能表图像，所述读数识别器与所述CMOS视觉传感器连接以对所述电能表图像执行图像处理，所述主控制器与所述北斗星导航器连接以控制所述机器人的行进位置，还与所述移动硬盘和所述读数识别器分别连接，用于控制所述机器人的自动读表；其特征在于，所述机器人还包括：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；语音识别器，用于将现场管理人员的语音转换为电信号，并基于所述电信号生成语音控制指令；无线通讯接口，与远端的供电管理平台无线连接，以无线接收远程控制指令，所述远程控制指令包括北斗星控制指令；机器人驱动机构，与所述主控制器连接，用于在所述主控制器的控制下，驱动所述机器人的行为动作，所述行为动作包括前进、后退、转向和跨越；清晰化处理器，位于所述CMOS视觉传感器和所述读数识别器之间，用于接收所述电能表图像，对所述电能表图像进行去雾霾处理以获得去雾霾电能表图像，将所述去雾霾电能表图像输入所述读数识别器以替换所述电能表图像被图像处理；所述清晰化处理器还包括：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CMOS视觉传感器以接收所述电能表图像，对所述电能表图像进行灰度化处理以获得灰度化电能表图像，还与存储子设备连接，将所述灰度化电能表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，从所述灰度化电能表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电能表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，与存储子设备连接以获得所述预设像素值阈值，还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电能表图像和所述黑色通道，将所述电能表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，对所述电能表图像的每一个像素，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，将所述电能表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，所述电能表图像中每一个像素的像素值包括所述电能表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霾电能表图像；所述北斗星导航器用于接收北斗星导航卫星所提供、所述机器人的当前北斗星数据；所述移动硬盘还用于存储电能表上限灰度阈值和电能表下限灰度阈值，所述电能表上限灰度阈值和所述电能表下限灰度阈值用于将图像中的电能表表盘与背景分离；所述读数识别器还包括中值滤波单元、预处理单元、目标识别单元、模板匹配单元和指针位置确定单元，所述中值滤波单元与所述清晰化处理设备连接，用于对所述去雾霾电能表图像滤波以输出滤波图像，所述预处理单元与所述中值滤波单元连接，用于对所述滤波图像进行灰度化处理以输出灰度化图像，所述目标识别单元与所述预处理单元和所述移动硬盘分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述电能表上限灰度阈值和所述电能表下限灰度阈值之间的像素识别并组成电能表表盘子图像，所述模板匹配单元与所述目标识别单元和所述移动硬盘分别连接，基于所述电能表表盘子图像在所述移动硬盘存储的各类电能表模板中查询匹配的目标电能表模板，给出所述目标电能表模板的最大刻度、最小刻度和指针模型，所述指针位置确定单元与所述目标识别单元和所述模板匹配单元分别连接，基于所述电能表表盘子图像识别所述电能表表盘子图像中与所述指针模型匹配的仪表指针，计算识别到的仪表指针与水平方向的指针角度，分别计算所述最大刻度和所述最小刻度与水平方向的最大刻度角度和最小刻度角度，根据指针角度在最大刻度角度和最小刻度角度之间的数值位置，确定室外电能表读数；所述主控制器与所述语音识别器、所述无线通讯接口、所述机器人驱动机构、所述北斗星导航器、所述移动硬盘和所述读数识别器分别连接，根据所述语音控制指令或所述远程控制指令控制所述机器人驱动机构，所述主控制器接收所述读数识别器发送的室外电能表读数，并将所述室外电能表读数通过所述无线通讯接口转发到所述供电管理平台，所述主控制器控制所述移动硬盘的数据存储，所述远程控制指令用于粗调所述机器人行进到目标读表位置，所述语音控制指令用于细调所述机器人行进到目标读表位置；其中，所述主控制器无线接收所述供电管理平台发送的远程控制指令中的北斗星控制指令，所述北斗星控制指令包括目标北斗星数据，所述主控制器控制所述机器人驱动机构行进到所述北斗星导航器发送的当前北斗星数据匹配所述目标北斗星数据的位置；所述主控制器在接收到所述无线通讯接口转发的所述供电管理平台成功收到室外电能表读数的返回指令时，控制所述机器人的工作指示灯按预定频率闪烁预定次数，以提示现场管理人员。