一种配电柜的圆形指示灯定位与状态识别方法技术

本申请公开了一种配电柜的圆形指示灯定位与状态识别方法，首先，通过对灰度图进行双边滤波可以降低噪声，减少噪声对其定位结果的影响，提高定位的精准度，其次，通过在霍夫圆检测得到圆形的初步估计后，对距离圆心一定预设范围内的边缘点集进行划分，结合最小二乘法的圆拟合方法，提高定位鲁棒性和定位精准度；在对圆形指示灯进行精确定位后，通过结合指示灯区域内外的平均亮度差和RGB三通道颜色特征的指示灯状态识别方法，避免了单一利用亮度信息判断依据，极大地提高了状态识别的准确率。极大地提高了状态识别的准确率。极大地提高了状态识别的准确率。

【技术实现步骤摘要】
一种配电柜的圆形指示灯定位与状态识别方法


[0001]本申请涉及指示灯
，更具体地说涉及一种配电柜的圆形指示灯定位与状态识别方法。

技术介绍

[0002]目前，随着公共安全意识的增强，巡检机器人在市场上的重要性也日益凸显。在电力产业的方面，智能巡检作为电力产业的重要一环，相应的智能巡检机器人也就扮演者越来越重要的角色。在智能巡检的过程中，往往会涉及到对各种仪表、开关等对象中的指示灯状态进行设别，从而获得相关仪表开关的工作状态。
[0003]一般情况下，圆形指示灯状态识别方法可以分为两步，第一步是定位，把待识别的圆形指示灯位置定位出来；第二步是状态判断，结合指示灯区域内外的一些特征来判断指示灯的开关状态。但是，如果第一步指示灯的定位不精准，则会影响到第二步的相关特征的计算，进而影响到最终指示灯的开关状态判断。
[0004]传统的圆形指示灯的定位方法是先检测原始图像中的圆形目标；目前比较常用的圆形检测算法是基于霍夫变换的圆形检测，首先对图像进行一个滤波操作，降低一定程度内的噪声；接着利用常见的一些边缘检测算法(如Canny 算法)，提取出图像的边缘特征；然后利用霍夫变换的方法，在边缘特征图的基础上提取出圆形目标。该方法在一般情况下，可以取得较好的效果，但是在噪声较大的情况下，其对圆形指示灯的圆心与半径的计算会出现较大的偏差，从而影响到定位的准确性。
[0005]另外，在定位到指示灯后，就可以提取指示灯区域内的一些统计特征来判断指示灯状态。传统方法一般只利用灰度图来计算指示灯区域内平均亮度与指示灯区域外的平均亮度差是否大于某个预设的阈值来判断指示灯状态，但是该方法在亮度不均、阴影等情况效果并不理想，从而会导致最终指示灯状态的判断出现误差。

技术实现思路

[0006]本申请提供了一种配电柜的圆形指示灯定位与状态识别方法，用于解决现有的圆形指示灯定位与状态识别方法对圆形指示灯定位与工作状态判断误差较大的技术问题。
[0007]有鉴于此，本申请提供了一种配电柜的圆形指示灯定位与状态识别方法，包括圆形指示灯位置的定位过程与所述圆形指示灯状态的识别过程，具体的所述圆形指示灯位置的定位过程包括以下步骤：
[0008]S101：根据圆形指示灯的RGB三基色的原始彩色图像I
rgb
转为灰度图I
gray
，转换后的所述灰度图I
gray
的灰度值gray＝0.299
×
r+0.587
×
g+0.114
×
b，其中，r、 g与b分别为原始彩色图像I
rgb
中的红色、绿色与蓝色的像素值；
[0009]S102：对所述灰度图I
gray
进行双边滤波；
[0010]S103：利用Canny边缘检测算子对所述灰度图I
gray
进行双边检测，获得边缘特征图I
edge
；
[0011]S104：对所述步骤S103中获得的所述边缘特征图I
edge
进行霍夫圆检测，得到所述圆形指示灯的圆形估计区域；
[0012]S105：计算所述边缘特征图I
edge
中每个边缘点与所述圆形估计区域的圆心的距离，并保存满足预设距离阈值范围的边缘点；
[0013]S106：根据过所述边缘点与所述圆形估计区域的圆心的直线与水平轴之间的夹角大小对满足所述预设距离阈值范围的边缘点进行排序从而获得边缘点集；
[0014]S107：对所述步骤S106中所述边缘点集进行划分为n份边缘点集，n＞0，并采样m份边缘点集，其中，0＜m≤n，并根据最小二乘法对采样的m份边缘点集进行二次圆拟合，重复进行采样并进行二次圆拟合步骤，从而获得种拟合圆结果，所述拟合圆结果包括对所述圆形指示灯的圆心与半径的估计值；
[0015]S108：筛选满足预设阈值的拟合圆结果，分别计算满足所述预设阈值的拟合圆结果对应的所述圆形指示灯的圆心与所述圆形指示灯的半径的平均值，获得所述圆形指示灯的圆心位置与半径，从而确定所述圆形指示灯的定位区域；
[0016]经过所述步骤S108确定所述圆形指示灯的定位区域后，对所述圆形指示灯状态的识别，具体的所述圆形指示灯状态的识别过程包括以下步骤：
[0017]S109：将所述圆形指示灯的RGB三基色的原始彩色图像I
rgb
转为灰度图 I
gray2
，转换后的所述灰度图I
gray2
的灰度值gray2＝0.5
×
(r+g+b-min{r,g,b}), 其中，r、g与b分别为原始彩色图像I
rgb
中的红色、绿色与蓝色的像素值；
[0018]S110:通过所述灰度值gray2分别计算所述圆形指示灯的所述定位区域的平均亮度与所述圆形指示灯的背景区域的平均亮度，其中，所述圆形指示灯的所述背景区域是预先设立的矩形区域内除所述圆形指示灯的定位区域之外的区域，所述预先设立的矩形区域是以所述圆形指示灯的圆心位置为中心点，其边长大于所述圆形指示灯的直径；
[0019]S111：基于所述圆形指示灯的RGB三基色的原始彩色图像I
rgb
，分别计算所述圆形指示灯的所述定位区域内的红色、绿色与蓝色三个基色通道的像素平均值；
[0020]S112：计算所述圆形指示灯的定位区域的平均亮度与所述圆形指示灯的背景区域的平均亮度的差值，当所述圆形指示灯的定位区域的平均亮度与所述圆形指示灯的背景区域的平均亮度的差值满足第一预设条件时，同时，所述圆形指示灯的定位区域对应的红色、绿色与蓝色三个基色通道的像素平均值满足第二预设条件时，则判定所述圆形指示灯的状态为开启状态。
[0021]优选地，所述步骤S105具体包括：以所述圆形指示灯的初步估计区域的中心点为原点建立二维坐标系，则所述圆形指示灯的圆心定义为(a，b)，所述圆形指示灯的半径定义为r，计算所述边缘特征图I
edge
中每个边缘点与所述圆形指示灯的所述圆心(a，b)的欧式距离dis，并将欧式距离dis满足 (1-λ)
×
r≤dis≤(1+λ)
×
r条件的边缘点保存在edgeArray数组中，其中，0＜λ＜1。
[0022]优选地，所述步骤S106中的排序方法包括：按照满足预设距离范围阈值的边缘点跟圆心组成的直线与水平轴之间的夹角大小进行升序或降序。
[0023]优选地，所述步骤S108具体包括：
[0024]S1081：将所述步骤S107获得的种拟合圆结果按照所述圆形指示灯的圆心初步
位置到所述二维坐标系的原点的欧氏距离大小进行排序，分别删除排序后的所述拟合圆结果排列最前与排列最后的满足占比为β1的拟合圆结果，其中，β1取值范围为0＜β1＜0.5；
[0025]S1082：将经所述步骤S1081筛选后的拟合圆结果按照所述圆形指示灯的半径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电柜的圆形指示灯定位与状态识别方法，其特征在于，包括圆形指示灯位置的定位过程与所述圆形指示灯状态的识别过程，具体的所述圆形指示灯位置的定位过程包括以下步骤：S101：根据圆形指示灯的RGB三基色的原始彩色图像I
rgb
转为灰度图I
gray
，转换后的所述灰度图I
gray
的灰度值gray＝0.299
×
r+0.587
×
g+0.114
×
b，其中，r、g与b分别为原始彩色图像I
rgb
中的红色、绿色与蓝色的像素值；S102：对所述灰度图I
gray
进行双边滤波；S103：利用Canny边缘检测算子对所述灰度图I
gray
进行双边检测，获得边缘特征图I
edge
；S104：对所述步骤S103中获得的所述边缘特征图I
edge
进行霍夫圆检测，得到所述圆形指示灯的圆形估计区域；S105：计算所述边缘特征图I
edge
中每个边缘点与所述圆形估计区域的圆心的距离，并保存满足预设距离阈值范围的边缘点；S106：根据过所述边缘点与所述圆形估计区域的圆心的直线与水平轴之间的夹角大小对满足所述预设距离阈值范围的边缘点进行排序从而获得边缘点集；S107：对所述步骤S106中所述边缘点集进行划分为n份边缘点集，n＞0，并采样m份边缘点集，其中，0＜m≤n，并根据最小二乘法对采样的m份边缘点集进行二次圆拟合，重复进行采样并进行二次圆拟合步骤，从而获得种拟合圆结果，所述拟合圆结果包括对所述圆形指示灯的圆心与半径的估计值；S108：筛选满足预设阈值的拟合圆结果，分别计算满足所述预设阈值的拟合圆结果对应的所述圆形指示灯的圆心与所述圆形指示灯的半径的平均值，获得所述圆形指示灯的圆心位置与半径，从而确定所述圆形指示灯的定位区域；经过所述步骤S108确定所述圆形指示灯的定位区域后，对所述圆形指示灯状态的识别，具体的所述圆形指示灯状态的识别过程包括以下步骤：S109：将所述圆形指示灯的RGB三基色的原始彩色图像I
rgb
转为灰度图I
gray2
，转换后的所述灰度图I
gray2
的灰度值gray2＝0.5
×
(r+g+b-min{r,g,b}),其中，r、g与b分别为原始彩色图像I
rgb
中的红色、绿色与蓝色的像素值；S110:通过所述灰度值gray2分别计算所述圆形指示灯的所述定位区域的平均亮度与所述圆形指示灯的背景区域的平均亮度，其中，所述圆形指示灯的所述背景区域是预先...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈辉，郑亚茹，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：