一种基于视频图像识别的分项计量能耗数据采集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于视频图像识别的分项计量能耗数据采集方法，包括如下步骤：前端安装一个摄像头，负责摄取能耗计量仪表数字或者模拟指针类显示屏的图像；通过视频采集器将模拟视频信号编码转换成数字视频信号，然后发送至图像预处理单元；由图像预处理单元、字符分割单元、字符识别单元进行一系列的图像处理和分析，提取图像中的字符；将字符信息按规定的数据格式保存到本地存储单元，供数据采集网关设备收集和统计，最终传输到上层数据中心。对比更换带数据通讯接口的数字式计量仪表，来实现能耗数据自动化采集的方式，本发明专利技术方法建设成本低，施工难度小，施工期短，对用户日常使用几乎无影响。因此，本发明专利技术较适用于无法更换数字式计量仪表的场合。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于视频图像识别的分项计量能耗数据采集方法，包括如下步骤：前端安装一个摄像头，负责摄取能耗计量仪表数字或者模拟指针类显示屏的图像；通过视频采集器将模拟视频信号编码转换成数字视频信号，然后发送至图像预处理单元；由图像预处理单元、字符分割单元、字符识别单元进行一系列的图像处理和分析，提取图像中的字符；将字符信息按规定的数据格式保存到本地存储单元，供数据采集网关设备收集和统计，最终传输到上层数据中心。对比更换带数据通讯接口的数字式计量仪表，来实现能耗数据自动化采集的方式，本专利技术方法建设成本低，施工难度小，施工期短，对用户日常使用几乎无影响。因此，本专利技术较适用于无法更换数字式计量仪表的场合。【专利说明】一种基于视频图像识别的分项计量能耗数据采集装置及方 法 本专利技术属于建筑能耗监测系统的分项计量数据采集领域，具体的说是一种基于视 频图像识别的分项计量能耗数据采集装置及方法。 随着中国城市化进程的推进、经济的发展，我国的建筑能耗占社会总能耗比例约 为30%，节能潜力巨大，公共建筑首当其冲，因此建筑节能势在必行。目前，公共建筑的分类 能耗主要包括水、电力、燃气等，通过数字计量仪表的通信接口采集能耗数据是最理想、最 高效的方式。 然而在实际项目实施中，发现大部分建筑的能耗计量仪表都不具备数据通信的功 能。常规的方法是对已有计量仪表进行更换，这样不但增加了施工成本和施工难度，而且施 工周期较长，会影响到建筑的正常使用。尤其是在需要更换水和燃气仪表时，还需得到相关 单位的同意，实际施工中还会遇到各种限制。技术创新方面，传统的视频识别技术只能应对 数字式仪表液晶显示屏进行识别，对模拟指针显示屏就无法进行识别。为了解决以上问题， 本专利技术提出了视频图像识别的方法，识别视频图像中的字符和图形，达到采集能耗数据的 目的。 本专利技术所要解决的技术问题是：通过视频监控现场能耗计量仪表显示屏，对显示 数据进行图像采集；通过图像分析模块，对图像进行预处理、字符分割、字符识别，最后提取 能耗数值；将数值进行存储或发送给现场的综合能耗数据采集网关。 为实现上述目的，设计一种基于视频图像识别的分项计量能耗数据采集装置，包 括摄像头、视频采集器、图像预处理单元、字符分割单元、字符识别单元、存储单元和主控模 块，其特征在于摄像头安装在被监测仪表的显示屏上方，通过视频线连接到视频采集器，由 主控模块控制视频采集器进行图像采集，由主控模块通知图像预处理单元进行图像预处 理；由主控模块通知字符分割单元进行图像字符分割，由主控模块通知字符识别单元进行 字符识别，最后整理成规定的数据格式保存到存储单元，由主控模块调用存储单元的数据 发送给数据采集网关。 所述的被监测仪表包括数字水表、电子式电能计量表、数字燃气表；所述的摄像头 负责摄取能耗仪表显示屏的图像，并输出模拟视频信号；所述的视频采集器将模拟视频信 号进行编码，输出给图像预处理单元；所述的图像预处理单元嵌入式工业控制计算机，集成 了图像预处理、字符分割、字符识别处理等主要功能。此单元模块功能也可直接合并入现场 数据采集网关。 另设计一种基于视频图像识别的分项计量能耗数据采集方法，其特征在于该方法 包括如下步骤： A、对需要采集数据的仪表显示屏进行视频监控，由主控模块控制定时抓取仪表数 据图像发送至图像分析模块； B、由主控模块控制图像分析模块对图片进行预处理； C、由主控模块控制将预处理后的图片进行字符分割处理； D、由主控模块控制将字符分割后的图片进行字符识别处理； E、由主控模块控制将识别的能耗数据按规定数据格式保存到本地存储单元； F、由主控模块控制将能耗数据发送给数据采集网关。 所述的步骤A中对可识别的仪表显示包括数字式液晶显示、模拟式指针显示。 所述的步骤B中，对采集图像先后进行灰度化处理、增强处理、二值化变换、锐化 处理、倾斜校正、归一化处理。 所述的步骤C中，对预处理过的图像分别进行投影法分割字符、上下边缘投影法 分割字符、连通域法分割字符。 所述的步骤D中包括如下技术：统计特征字符识别技术、结构字符识别技术和基 于神经网络的识别技术。由于本专利技术的应用场合为对能耗计量仪表显示数据的视频分析， 其字符主要是阿拉伯数字和参数的单位符号，所分析的字符通常是反复出现，具有重复性 的。这样只需前期将关于字符原型知识和构成识别字符的模板信息，存储在识别系统中即 可。 所述的步骤B还包括如下步骤： B1、首先将图像灰度化，将彩色图像转换为灰度图像，以加快处理速度，也节省了 存储空间。灰度图像的优点是只有强度信息而没有颜色信息的图像，存储灰度图像只需要 一个数据矩阵，矩阵每个元素表示对应位置像素的灰度值； B2、进行图像增强处理，来调整图像的对比度，突出图像中的重要细节，增强后的 图像中字符清晰、区域分明，扩大了图像的灰度范围，便于二值化和字符分割处理； B3、进行图像二值化变换，确定合适的阈值，使得字符与背景能够分割开来。二值 化的图像具备良好的保形性，不丢掉有用的形状信息，不产生额外的空缺； B4、进行图像锐化处理，通过微分法和高通滤波法锐化后，使模糊的图像变得清 晰，增强图像的边缘突出或轮廓清晰； B5、进行图像倾斜校正，使得字符处于同一水平位置，这样便于字符的分割以及提 高字符识别的准确率； B6、进行归一化处理，统一字符的高度和宽度尺寸，使得字符识别的准确性更高。 所述的步骤C还包括如下步骤： C1、投影法分割字符，字符图像二值化后，以像素点为单位逐列扫描图像，累加该 列值为1的像素点，累积的结果即为该列的垂直投影。对图像的所有列扫描完毕后即得到 整幅图像的垂直投影。在垂直投影直方图中由于字符的分界处灰度为1的像素点很少，故 投影后该处表现为很低的波谷，将统计值等于零的列作为字符分割的界限； C2、如字符中存在空洞或图像质量不高时，出现二值化后字符粘连时，应用上下边 缘投影法，解决传统垂直投影法的缺陷。上下边缘投影是指字符上边缘与下边缘间的距 离，其中"字符上边缘"指以像素为单位沿图像某列自上而下搜索直到遇到字符区域的第一 个点，"字符下边缘"指以像素为单位沿图像某列自下而上搜索直到遇到字符区域的第一个 点，则上下边缘投影即为字符上边缘与字符下边缘两者之差； C3、连通域法分割字符，可避免预处理效果不好带来的影响，根本上解决倾斜字符 分割的问题。其算法是首先自左向右，自上而下扫描整幅图像，找到第一个未标记的像素 点，接着初始化像素队列为空，把该像素点标记，加入队列。其次搜索队列头像素点周围领 域的像素并标记、加入队列并删除队头元素以此重复直到队列空为止。使用该算法可以快 速准确定位图像中的所有连通域，由于噪声干扰以及二值化时可能出现的误差，我们必须 去掉区域中一些明显不可能是字符区域的连通域，例如宽度过大或是连通域中像素的个数 过小的区域。在找出图像中的连通域后，再做出各个连通域的外接矩形。 本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出的利用视频分析图像数据的方法，一方面节 约了仪表更换的成本和减小了施工难度，另一方面也减少了施工影响范围。本专利技术的使用 也将为能耗数据采集方式提供一种新的途径，与传统采集方式相互配合使用必定达到满意 的效果。[【专利附图】【附图说明】]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视频图像识别的分项计量能耗数据采集装置,包括摄像头、视频采集器、图像预处理单元、字符分割单元、字符识别单元、存储单元和主控模块，其特征在于摄像头安装在被监测仪表的显示屏上方，通过视频线连接到视频采集器，由主控模块控制视频采集器进行图像采集，由主控模块通知图像预处理单元进行图像预处理；由主控模块通知字符分割单元进行图像字符分割，由主控模块通知字符识别单元进行字符识别，最后整理成规定的数据格式保存到存储单元，由主控模块调用存储单元的数据发送给数据采集网关。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦海勇，
申请(专利权)人：秦海勇，
类型：发明
国别省市：上海;31