【技术实现步骤摘要】
变电站倾斜式指针式仪表图像的读数矫正系统及方法
[0001]本专利技术涉及仪表图像识别领域，具体涉及一种变电站倾斜式指针式仪表图像的读数矫正系统及方法。
技术介绍
[0002]仪器仪表作为电力、能源和航空等工业领域中的监测设备，仪表的指示值反应着设备的运行情况。其中，指针式仪表具有耐温、耐压和抗磁等特点，因此被广泛应用在电力、能源等行业。近年来，随着智慧电网、智慧能源的发展需求，基于计算机视觉的指针式仪表智能读数成为研究热点，在变电站智能化管理中，机器人对变电站设备自动化巡检成为当前研究热点，指针式仪表作为主要的监测设备，机器人通过巡检拍照自动识别读数来判断设备的运行情况。针对倾斜指针式仪表图像直接读数误差较大，难以满足工业识别需求的问题。
[0003]现有技术也有对仪表读数进行矫正的技术，例如中国专利文献CN107766836A记载了一种圆形偏转指针式仪表读数矫正方法，根据标定结果进行椭圆拟合获得表盘区域，从目标图像中提取表盘区域图像，根据表盘区域图像计算拟合圆心；根据表盘圆心的位置、指针线段的顶点位置和指针实际顶...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.变电站倾斜式指针式仪表图像的读数矫正系统，其特征在于，包括依次连接的图像采集模块、卷积神经网络构建模块、仪表图像刻度坐标和指针区域提取模块、椭圆拟合模块、指针直线提取模块、指针矫正模块和仪表示数识别模块，图像采集模块通过可见光相机采集仪表图像，采集的图像发送至卷积神经网络构建模块进行模型训练，实时的目标图像通过训练好的模型送入仪表图像刻度坐标和指针区域提取模块，提取图像表盘上刻度数字的几何中心坐标和指针区域坐标，通过椭圆拟合模块进行表盘拟合，同时获得拟合圆心坐标，指针直线提取模块对提取的指针区域进行图像预处理和指针细化，获得指针直线斜率，指针矫正模块根据得到的椭圆圆心和指针斜率对指针直线位置进行矫正，得出指针线性方程，仪表示数识别模块计算出指针指示值。2.根据权利要求1所述的变电站倾斜式指针式仪表图像的读数矫正系统，其特征在于，所述的卷积神经网络构建模块包括以下子模块：表盘数据集采集模块：采集指针式仪表图像数据集，数据集采集环境包括不同天气、不同光照、不同倾斜角度和不同类型的指针式仪表图像；数据集增强模块：用于对仪表数据集样本扩充，在样本内添加噪声、旋转、亮度调整的样本，增加数据集数量；数据集标注模块：集成图像标注工具LabelImg对数据集图像进行手动标注，标注表盘刻度数字和指针区域，标注图像目标对象用于模型有监督训练；模型训练模块：使用目标检测网络对表盘刻度数字的几何中心及指针进行模型训练。3.根据权利要求2所述的变电站倾斜式指针式仪表图像的读数矫正系统，其特征在于，所述的椭圆拟合模块包括以下子模块：目标函数构建模块：构建表盘椭圆方程的目标函数；椭圆方程系数求解模块：对椭圆方程目标函数进行系数求解；拟合圆心计算模块：根据椭圆方程得到拟合椭圆的圆心。4.根据权利要求3所述的变电站倾斜式指针式仪表图像的读数矫正系统，其特征在于，所述的仪表示数识别模块包括以下子模块：刻度线区域提取模块；刻度线区域空间变换模块：对表盘圆环型刻度线区域进行空间变换，将刻度延展为矩形区域；刻度线补全模块：延展之后，对缺失的刻度线进行判断并补全；刻度线个数统计模块：计算刻度线连通域的个数；近邻刻度数字识别模块：识别指针左右两边的刻度数字；仪表读数计算模块：计算仪表最终读数。5.使用上述权利要求4所述的变电站倾斜式指针式仪表图像矫正系统的矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：STEP1、表盘刻度坐标和指针提取模型训练；STEP2、表盘区域椭圆拟合，根据提取的刻度数字坐标信息，使用最小二乘法拟合表盘椭圆，获得拟合圆心(C
x
,C
y
)；STEP3、提取指针直线，对提取的指针区域进行图像预处理，指针细化等操作，然后使用Hough变换检测指针直线，获得直线斜率k，使用最小二乘法直线拟合法也可以得到指针直
线斜率值；STEP4、矫正指针位置，倾斜仪表图像的实际指针位置是过拟合圆心(C
x
,C
y
)并且与原始指针线平行的一条直线，矫正后的指针线方程为y＝kx
‑
kC
x
+C
y
；STEP5、仪表示数判读，本发明使用距离法根据指针线和左右刻度线之间的距离关系计算指针指示值，指针的近邻刻度数值使用卷积神经网络模型...
【专利技术属性】
技术研发人员：周登科，邹祖冰，史凯特，汤鹏，郑开元，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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