一种变压器油面温控器检测与识别方法技术

本发明专利技术公开了一种变压器油面温控器检测与识别方法，所述方法包括，首先，巡检机器人到达指定位置获取待检测变压器油面温控器图片；其次，基于所述待检测变压器油面温控器图片，筛选目标变压器油面温控器区域的最终目标图像；然后，读入目标图像，根据指针颜色采用不同的图像预处理操作；然后，用目标检测器定位仪表，分割出表盘区域，排除变压器油面温控器表盘外的干扰因素；然后，根据指针颜色使用相应方法提取指针轮廓；最后，利用余弦定理计算指针旋转方向以及指向的读数；采用该方法能检测识别多种光照、姿态变化下的变压器油面温控器。

A Detection and Recognition Method for Transformer Oil Surface Temperature Controller

The invention discloses a method for detecting and recognizing transformer oil surface thermostat. The method includes: firstly, the patrol robot arrives at the designated position to obtain the image of transformer oil surface thermostat to be detected; secondly, based on the image of transformer oil surface thermostat to be detected, the final target image of the target transformer oil surface thermostat area is screened; secondly, the target image is read in, and according to the image of transformer oil surface thermostat to be detected. Different image pre-processing operations are used for pointer color; then, target detector is used to locate the instrument, divide the dial area and eliminate the interference factors outside the dial of transformer oil surface thermostat; then, according to the color of the pointer, the corresponding method is used to extract the outline of the pointer; finally, the rotation direction of the pointer and the reading of the pointer are calculated by using cosine theorem; this method can detect and recognize many points. Transformer oil surface temperature controller under different illumination and attitude.

【技术实现步骤摘要】
一种变压器油面温控器检测与识别方法
本专利技术涉及电力巡检机器人领域，具体地涉及一种变压器油面温控器检测与识别方法。
技术介绍
电力巡检机器人需要实现变电站内自主定位与导航、现场仪表示数识别、自动充电等基本功能。其中核心的功能就是检测和识别现场电力设备的仪器仪表的示数。目前，电力巡检机器人在检测和识别变压器油面温控器示数的过程中，存在较大的难度。大部分变压器油面温控器由于成本和历史的原因，并不具有智能仪表的远传功能，只能是巡检机器人通过计算机视觉的方法去读取仪表示数。而准确识别变压器油面温控器示数的前提是准确检测到视觉图像中变压器油面温控器的位置，且大多数变压器油面温控器在室外，目前大多数方法，利用传统的图像处理手段进行检测和识别，在光照条件变化的情况下，检测效果不好，一般一种光照条件就需要一组参数，在识别过程中，还存在室外不同光照、巡检机器人不同拍摄角度等情况。这就需要提出一种较为通用的检测和识别方法，应对不同光照、姿态条件下的变压器油面温控器检测与识别任务。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种变压器油面温控器检测与识别方法，针对现场指示变压器油面温控器在不同光照、姿态等工况条件下的示数识别问题进行优化。本专利技术目的的技术解决方案为：一种变压器油面温控器检测与识别方法，所述方法包括，步骤1：巡检机器人到达指定位置获取待检测变压器油面温控器图片；步骤2：基于所述待检测变压器油面温控器图片，筛选目标变压器油面温控器区域的最终目标图像；步骤3：读入所述最终目标图像，对所述最终目标图像进行预处理操作；步骤4：利用目标检测器定位仪表，分割出所述最终目标图像中变压器油面温控器的表盘区域；步骤5：根据指针颜色，提取指针轮廓；步骤6：计算指针旋转方向以及指向的读数:提取所述指针轮廓的轮廓点集合，找到所述轮廓集合点中相距最大的两个点，以这两点做直线；继续找到指针轮廓上的点对，使其形成与所述直线垂直的线段，并从所述点对中找到相距最远的点对；所述相距最远的点对形成的线段与所述直线相交的点，为所述变压器油面温控器的圆心，以圆心为原点建立坐标系；基于轮廓集合点中相距最大的两个点形成的向量与坐标系中垂直轴中的任意两点向量，利用余弦定理计算指针旋转方向以及指向的读数。进一步，所述利用余弦定理计算指针旋转方向以及指向的读数为：AO·BC＝||AO||||BC||cosθΘ＝antcos(AO·BC/||AO||*||BC||)其中，A为指针顶点，O为圆心，AO为指针向量、BC为垂直轴上的任一向量，AO·BC为向量的内积，θ为两向量的夹角。进一步，所述步骤1中还包括，利用变压器油面温控器图像数据集训练分类器，并为每个巡检点选取一张在该巡检点拍摄的变压器油面温控器居中的图像作为模板图像。进一步，所述步骤2还包括，利用梅林傅里叶变换和相位相关技术对所述目标变压器油面温控器区域进行粗定位，获取粗定位目标变压器油面温控器区域；利用机器学习的方法对所述目标变压器油面温控器区域进行精确定位，将所述待检测变压器油面温控器图片送入分类器，得到多个目标候选区域；计算所述多个目标候选区域的感知哈希指标、互信息指标和交并比，并对所述多个目标候选区域进行筛选，得到最终目标图像；进一步，所述计算所述多个目标候选区域的交并比、互信息指标和感知哈希指标，并对所述多个目标候选区域进行筛选，得到最终目标图像包括：分别求取每个所述目标候选区域与所述粗定位目标变压器油面温控器区域的交并比；分别计算每个目标候选区域图像与模板图像的互信息指标；分别求取每个目标候选区域图像与模板图像中的变压器油面温控器区域图像的感知哈希指标；将每一个所述目标候选区域的交并比、互信息指标以及感知哈希指标三种指标做加权运算，求出每一个所述目标候选区域的置信度，将置信度最大的目标候选区域作为备选检测结果；若备选检测结果的交并比满足小于设定阈值thresholdIOU，且(pHash+1/I(G(X),H(y)))大于阈值thresholdA时，将所述粗定位目标变压器油面温控器区域作为最终目标图像；否则，以所述备选检测结果作为最终目标图像；其中，pHash为备选检测结果感知哈希指标，I(G(X),H(Y))为互信息指标。进一步，所述置信度的计算公式为：Confidence＝1-(pHash+1/I(G(X),H(y)))/(IOU+D)式中，I(G(X),H(Y))为所述目标候选区的互信息指标，pHash为所述目标候选区的感知哈希指标，IOU为目标候选区域与粗定位目标变压器温度表区域的交并比指标，D为设定的常数。进一步，所述阈值thresholdIOU取值范围0.1～0.4，所述阈值thresholdA取值范围10～50。进一步，所述步骤3中对所述最终目标图像预处理操作包括：若指针为红色，将所述最终目标图像转化为HSV格式；若指针为非红色，将所述最终目标图像灰度化处理。进一步，所述步骤5中提取指针轮廓包括，若指针为红色，具体包括以下步骤：利用HSV的颜色连续性提取红色区域，H取值范围为(0,10)(156,180)，S通道取值范围为(43,255)，V通道取值范围为(46,255)；进行闭运算；提取指针轮廓；若指针非红色，具体包括以下步骤：对图像进行直方图均衡化、高斯滤波；利用大津算法对表盘区域二值化，将黑色指针变为白色区域，其他背景变为黑色；进行开运算，提取指针轮廓。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)本专利技术融合了机器人已有的定位信息。由于机器人导航定位技术的精确度，定位误差小于5cm，解决了机器人位置不定时，目标尺度、角度变化大的问题；(2)摄像头拍出的图像尺度、旋转等变化较小，在此基础上利用相位相关进行粗检测，针对图像的光照变化、检测目标的姿态变化，采用机器学习的方法进行精确检测，解决了目标受光照影响大，比如过亮、过暗等问题；(3)检测到目标图像后，将指针按红色与非红色分别对图像进行预处理，通过闭运算，直方图均衡化等操作提高了变压器油面温控器示数识别准确率，较好地解决了不同光照、姿态条件下的变压器油面温控器示数识别问题，提高了机器人巡检效率。(4)利用HSV颜色空间，减少光照对示数识别的影响。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中一种变压器油面温控器检测与识别方法流程示意图；图2为本专利技术实施例中感知哈希计算过程示意图；图3为本专利技术实施例中指针旋转方向与指向读数余弦定理计算示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压器油面温控器检测与识别方法，其特征在于，所述方法包括，步骤1：巡检机器人到达指定位置获取待检测变压器油面温控器图片；步骤2：基于所述待检测变压器油面温控器图片，筛选目标变压器油面温控器区域的最终目标图像；步骤3：读入所述最终目标图像，对所述最终目标图像进行预处理操作；步骤4：利用目标检测器定位仪表，分割出所述最终目标图像中变压器油面温控器的表盘区域；步骤5：根据指针颜色，提取指针轮廓；步骤6：计算指针旋转方向以及指向的读数：提取所述指针轮廓的轮廓点集合；找到所述轮廓集合点中相距最大的两个点，以这两点做直线；继续找到指针轮廓上的点对，使其形成与所述直线垂直的线段，并从所述点对中找到相距最远的点对；所述相距最远的点对形成的线段与所述直线相交的点，为所述变压器油面温控器的圆心，以圆心为原点建立坐标系；基于轮廓集合点中相距最大的两个点形成的向量与坐标系中垂直轴中的任意两点向量，利用余弦定理计算指针旋转方向以及指向的读数。

【技术特征摘要】
1.一种变压器油面温控器检测与识别方法，其特征在于，所述方法包括，步骤1：巡检机器人到达指定位置获取待检测变压器油面温控器图片；步骤2：基于所述待检测变压器油面温控器图片，筛选目标变压器油面温控器区域的最终目标图像；步骤3：读入所述最终目标图像，对所述最终目标图像进行预处理操作；步骤4：利用目标检测器定位仪表，分割出所述最终目标图像中变压器油面温控器的表盘区域；步骤5：根据指针颜色，提取指针轮廓；步骤6：计算指针旋转方向以及指向的读数：提取所述指针轮廓的轮廓点集合；找到所述轮廓集合点中相距最大的两个点，以这两点做直线；继续找到指针轮廓上的点对，使其形成与所述直线垂直的线段，并从所述点对中找到相距最远的点对；所述相距最远的点对形成的线段与所述直线相交的点，为所述变压器油面温控器的圆心，以圆心为原点建立坐标系；基于轮廓集合点中相距最大的两个点形成的向量与坐标系中垂直轴中的任意两点向量，利用余弦定理计算指针旋转方向以及指向的读数。2.根据权利要求1所述的变压器油面温控器检测与识别方法，其特征在于，所述利用余弦定理计算指针旋转方向以及指向的读数为：AO·BC＝||AO||||BC||cosθΘ＝antcos(AO·BC/||AO||*||BC||)其中，A为指针顶点，O为圆心，AO为指针向量、BC为垂直轴上的任一向量，AO·BC为向量的内积，θ为两向量的夹角。3.根据权利要求1所述的变压器油面温控器检测与识别方法，其特征在于，所述步骤1中还包括，利用变压器油面温控器图像数据集训练分类器，并为每个巡检点选取一张在该巡检点拍摄的变压器油面温控器居中的图像作为模板图像。4.根据权利要求1所述的变压器油面温控器检测与识别方法，其特征在于，所述步骤2还包括，利用梅林傅里叶变换和相位相关技术对所述目标变压器油面温控器区域进行粗定位，获取粗定位目标变压器油面温控器区域；利用机器学习的方法对所述目标变压器油面温控器区域进行精确定位，将所述待检测变压器油面温控器图片送入分类器，得到多个目标候选区域；计算所述多个目标候选区域的感知哈希指标、互信息指标和交并比，并对所述多个目标候选区域进行筛选，得到最终目标图像。5.根据权利要求4所述的变压器油面温控器检测与识别方法，其特征在于，所述计算所述多个目标候选区域的交并比、互信息指标和感知哈希指标，...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖婕，陆子清，韦佳贝，王弈心，姚书龙，唐志勇，朱兵，陈成全，潘卫国，陈晖，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11