变电站功能型保护压板投退状态辨识方法技术

变电站功能型保护压板投退状态辨识方法，包括如下步骤：采集包含所有压板的屏柜彩色图像；截取压板区域并进行图像校正；采用多策略分割融合方法提取有效压板区域；获取目标区域内有效压板的方向角和宽长比形态特征，辨识压板投退状态。本发明专利技术方法解决了因拍照角度而出现图像畸变，以及因屏幕背景复杂、受光照影响产生阴影导致的辨识率较低的问题。通过本发明专利技术能够准确而快速地辨识各种复杂背景干扰下的压板投退状态，有效提高变电站运维工作的效率，有助于减少安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
变电站功能型保护压板投退状态辨识方法
本专利技术涉及电力设备状态识别
，具体涉及一种变电站功能型保护压板投退状态辨识方法。
技术介绍
随着经济的快速发展，社会对电能的需求越来越大，对变电站的运行和维护也提出了更高的要求。为保证变电站安全稳定运行，定期巡检变电站二次设备的工作状态是重点工作。保护压板作为二次设备巡检的重要内容，依靠传统的人工检测已难以满足智能化的要求。而且人工巡检常因视觉疲劳、记忆错误等原因出现错检、漏检的现象，导致存在安全隐患。为此，发展基于新技术的变电站保护压板投退状态辨识方法，构建变电站智能运维系统部署方案已是当务之急。目前，基于图像处理的智能变电站保护压板状态辨识已有一定的研究，但当前研究常忽略对压板图像的分割，尤其是对背景干扰较大的压板图像，难以保证较高的辨识准确率。因此，研究可靠的变电站功能型保护压板图像的分割与辨识方法，具有重要的理论与实际意义。
技术实现思路
为解决因拍照角度而出现图像畸变，以及因屏幕背景复杂、受光照影响产生阴影等导致的辨识率较低的问题，本专利技术提供一种变电站功能型保护压板投退状态辨识方法，能够准确而快速地辨识各种复杂背景干扰下的压板投退状态，有效提高了变电站运维工作效率，有助于减少安全隐患。本专利技术采取的技术方案为：变电站功能型保护压板投退状态辨识方法，包括以下步骤：S1：通过移动端设备采集包含所有压板的屏柜彩色图像；S2：对采集的彩色图像进行预处理，截取并校正图像中的压板区域；S3：基于多阈值和K均值聚类的多策略分割融合方法，提取有效压板区域，并进行形态学处理；S4：计算有效压板区域的方向角和宽长比形态特征，分别辨识两种特征对应的压板状态，融合两种压板状态结果确定压板最终投退状态。S2包括以下步骤：s21：对采集的彩色图像进行预处理，标记包含所有压板区域的四边形四个顶点；s22：截取包含所有压板的四边形区域，去除屏柜无效区域；s23：采用透视变换对压板区域进行校正。S3包括以下步骤：s31：将校正后压板图像分别转换到HSV颜色空间和Lab颜色空间；s32：对HSV颜色空间压板图像进行多阈值分割，对Lab颜色空间压板图像进行K均值聚类分割；s33：首先对两种分割方式处理结果图进行中值滤波，然后进行区域融合，得到完整的有效压板区域；s34：通过对有效压板区域进行形态学处理，去除噪声和小连通区域。s31包括以下步骤：s311：将RGB颜色空间压板图像转换到HSV颜色空间，按照公式(1)计算HSV颜色空间压板图像H分量值，公式(1)如下：式中：R、G、B分别为红、绿、蓝色通道值，max为R、G、B中最大值，min为R、G、B中最小值；s312：将RGB颜色空间压板图像转换到Lab颜色空间。s32包括以下步骤：s321：使用多阈值方法分割HSV颜色空间压板图像，其中：H分量极小值为0.01，极大值为0.1，得到红色特征压板区域；s322：使用K均值聚类方法分割Lab颜色空间压板图像，得到黄色和绿色特征压板区域。步骤s33包括以下步骤：s331：首先对多阈值和K均值聚类两种分割方法处理后的图像添加椒盐噪声，然后利用中值滤波的处理方式进行去噪；s332：融合滤波处理后的有效颜色特征压板区域，获得完整的有效压板区域。s34包括以下步骤：s341：采用长度为5，角度为90°的直线结构元素进行开运算，去除线型干扰区域；s342：以半径为3的圆形结构元素进行闭运算，去除毛刺和孤立点；s343：以半径为2的圆形结构元素进行膨胀处理，并对目标区域进行孔洞填充，抑制深度噪声，填充深度缺失空洞，改善目标区域的质量。S4包括以下步骤：s41：提取图像中有效压板区域的方向角和宽长比形态特征，并由此辨识两种形态特征分别对应的压板投退状态；s42：融合两种状态结果，确定压板最终投退状态。s41包括以下步骤：s411：将获取的方向角形态特征代入公式(2)进行计算，辨识压板投退状态，投入状态记为1，退出状态记为0，公式(2)如下：式中：Vs为压板状态，Vo为压板方向角；s412：将获取的宽长比形态特征代入公式(3)进行计算，辨识压板投退状态，投入状态记为1，退出状态记为0，公式(3)如下：式中：Vs为压板状态，Va为压板区域宽长比。s42包括以下步骤：s421：融合压板方向角和宽长比形态特征辨识结果，利用公式(4)确定压板最终投退状态，投入状态记为1，退出状态记为0，公式(4)如下：式中：Vs为压板状态，Vs1为方向角形态特征辨识结果，Vs2为宽长比形态特征辨识结果；s422：验证辨识的压板投退状态结果，输出压板状态辨识编码。本专利技术一种变电站功能型保护压板投退状态辨识方法，有益效果是：1)本专利技术提供的一种变电站功能型保护压板投退状态辨识方法，有效解决了因拍摄角度而造成的畸变影响，能够准确辨识各种复杂背景干扰下的压板投退状态，对变电站保护压板智能巡检有重要理论与实际意义。2)此外，本专利技术提出的多策略分割融合处理方法，不仅适用于压板图像分割，对其他类型的图像分割也有重要参考价值。3)在辨识压板状态上，本专利技术采用多特征辨识融合，相比于单一特征辨识压板状态的方法，有效提高了辨识可靠性。附图说明图1为本专利技术的方法流程示意图。图2为本专利技术的分割方法流程图。图3为本专利技术的状态辨识方法流程图。图4为变电站屏柜保护压板图。图5为包含所有压板区域的四边形顶点标记图。图6为包含所有压板的四边形区域。图7为校正处理结果图。图8为HSV颜色空间压板图像。图9为Lab颜色空间压板图像。图10为多阈值分割处理结果图。图11为K均值聚类分割处理结果图。图12为完整的有效压板区域结果图。图13为形态学处理结果图。具体实施方式为便于本领域技术人员的理解，下面结合本专利技术附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明：本专利技术实施例提供一种变电站功能型保护压板投退状态辨识方法，如图1、图2、图3所示，该方法包括如下步骤：S1：通过移动端设备拍摄包含所有压板的屏柜彩色图像；移动端设备采用移动巡检机器人、或者手持式巡检仪。S2：对所得图像进行预处理，提取并校正图像压板区域，解决因拍照角度而造成的畸变问题；S3：基于多阈值和K均值聚类的多策略分割融合方法，提取有效压板区域，并进行形态学处理；S4：计算有效压板区域的方向角和宽长比形态特征，进而分别辨识两种特征对应的压板状态，融合两种状态结果确定压板最终投退状态。步骤S2具体步骤如下：s21：对所得图像图4进行压板区域标记，标记包含所有压板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.变电站功能型保护压板投退状态辨识方法，其特征在于包括以下步骤：/nS1：通过移动端设备采集包含所有压板的屏柜彩色图像；/nS2：对采集的彩色图像进行预处理，截取并校正图像中的压板区域；/nS3：基于多阈值和K均值聚类的多策略分割融合方法，提取有效压板区域，并进行形态学处理；/nS4：计算有效压板区域的方向角和宽长比形态特征，分别辨识两种特征对应的压板状态，融合两种压板状态结果确定压板最终投退状态。/n

【技术特征摘要】
1.变电站功能型保护压板投退状态辨识方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：通过移动端设备采集包含所有压板的屏柜彩色图像；
S2：对采集的彩色图像进行预处理，截取并校正图像中的压板区域；
S3：基于多阈值和K均值聚类的多策略分割融合方法，提取有效压板区域，并进行形态学处理；
S4：计算有效压板区域的方向角和宽长比形态特征，分别辨识两种特征对应的压板状态，融合两种压板状态结果确定压板最终投退状态。


2.根据权利要求1所述变电站功能型保护压板投退状态辨识方法，其特征在于：
S2包括以下步骤：
s21：对采集的彩色图像进行预处理，标记包含所有压板区域的四边形四个顶点；
s22：截取包含所有压板的四边形区域，去除屏柜无效区域；
s23：采用透视变换对压板区域进行校正。


3.根据权利要求1所述变电站功能型保护压板投退状态辨识方法，其特征在于：
S3包括以下步骤：
s31：将校正后压板图像分别转换到HSV颜色空间和Lab颜色空间；
s32：对HSV颜色空间压板图像进行多阈值分割，对Lab颜色空间压板图像进行K均值聚类分割；
s33：首先对两种分割方式处理结果图进行中值滤波，然后进行区域融合，得到完整的有效压板区域；
s34：通过对有效压板区域进行形态学处理，去除噪声和小连通区域。


4.根据权利要求3所述变电站功能型保护压板投退状态辨识方法，其特征在于：
s31包括以下步骤：
s311：将RGB颜色空间压板图像转换到HSV颜色空间，按照公式(1)计算HSV颜色空间压板图像H分量值，公式(1)如下：



式中：R、G、B分别为红、绿、蓝色通道值，max为R、G、B中最大值，min为R、G、B中最小值；
s312：将RGB颜色空间压板图像转换到Lab颜色空间。


5.根据权利要求3所述变电站功能型保护压板投退状态辨识方法，其特征在于：
s32包括以下步骤：
s321：使用多阈值方法分割HSV颜色空间压板图像，其中：H分量极小值为0.01，极大值为0.1，得到红色特征压板区域；
s322：使用K均值聚类方法分割Lab颜色空间压板图像，得到黄色和绿色特征压板区域。
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【专利技术属性】
技术研发人员：付文龙，袁朝晖，李佰霖，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42