一种基于图像处理的通用开关状态识别方法技术

本发明专利技术揭示了一种基于图像处理的通用开关状态识别方法，所述方法主要包括如下步骤：S100：对待识别的开关进行初始配置；S200：使用改进的SSIM算法完成待预测的开关的状态的识别。本发明专利技术无需采集数据、标注、训练，且适用于各种不同样式的开关状态识别，同时几乎不消耗额外算力，能在各种嵌入式设备进行部署。能在各种嵌入式设备进行部署。能在各种嵌入式设备进行部署。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理的通用开关状态识别方法


[0001]本专利技术属于工业或工程计算
，尤其涉及一种基于图像处理的通用开关状态识别方法。

技术介绍

[0002]无论是日常生活，还是工业园区、场站或者油气井，都存在大量的设备、仪器等各种开关。为了实现自动化流程，方便用户或者节省人力，减少人员安全风险，目前已经有不少场景引入了基于视觉智能识别的技术，通过算法来进行自动化识别开关状态，基于视觉算法识别的好处是可以非侵入式部署，不用改动原有的设备结构。
[0003]目前主流的做法是先采集好大量的目标开关的图片，然后进行人工标注，训练目标检测模型，最后进行部署。它的缺点是显而易见的，即需要收集大量的训练图片数据，但是实际应用中无论是收集成本还是标注的人力成本都比较高，且耗费大量的时间；而且这种基于模型的算法，对于部署硬件的算力要求也较高，进而提升了部署成本；同时，训练好的模型也只能针对指定的训练过的开关样式进行识别，一旦换了一个开关，就几乎无法识别，不具有通用性。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术揭示了一种基于图像处理的通用开关状态识别方法，所述方法包括如下步骤：S100：对待识别的开关进行初始配置；S200：使用改进的SSIM算法完成待预测的开关的状态的识别，包括：S201：读取摄像头画面，得到待预测的图像；S202：读取开关区域的坐标位置，状态开截图、状态关截图；S203：通过所述坐标位置分别裁剪出待预测的图像、状态开截图的开关区域、状态关截图的开关区域得到待预测的小图、状态开小图、状态关小图；S204：将所述待预测的小图、所述状态开小图、所述状态关小图分别进行预处理；S205：把预处理后的待预测的小图和状态开小图使用改进的SSIM算法计算相似度得到S1；S206：把预处理后的待预测的小图和状态关小图使用改进的SSIM算法计算相似度得到S2；S207：设置匹配阈值T1；S208：如果S1大于S2且S1大于T1，则待预测开关的状态为开，如果S2大于S1且S1大于T1，则待预测开关的状态为关，若S1和S2均小于T1，则识别失败，输出报警提示信息。
[0005]优选的，所述步骤S100中进一步包括：S101：读取摄像头画面；S102：调整待识别的开关状态为开；
S103：截图保存为状态开截图；S104：框选待识别的开关区域，保存开关区域的坐标位置；S105：调整待识别的开关状态为关；S106：截图保存为状态关截图。
[0006]优选的，所述步骤S104中的坐标位置指框的左上角和右下角的坐标。
[0007]优选的，所述步骤S204中的预处理包括缩放到固定尺寸、中值滤波去噪、转灰度图。
[0008]优选的，所述步骤S208中的报警提示信息包括带预测开关被遮挡、摄像头画面移动过。
[0009]优选的，所述改进的SSIM算法包括如下步骤：S301：对于待比较的图x，计算平均像素灰度值：
[0010]其中，代表图x的像素数，代表单个像素点的灰度值；对于待比较的图y，计算平均像素灰度值：
[0011]其中，代表图y的像素数，代表单个像素点的灰度值，且；S302：对于待比较的图x、y，计算像素灰度值标准差，：
[0012][0013]S303：分别计算待比较的两张图x,y的亮度指标、对比度指标和结构指标；S304：按照公式计算出待比较的两张图x,y的相似度，其中为亮度指标的占比，为对比度指标的占比，为结构指标的占比。
[0014]优选的，所述亮度指标、对比度指标和结构指标的计算如下：
[0015][0016][0017]其中，，为常量，为图像x和y的协方差。
[0018]优选的，所述，，的计算如下：
[0019][0020][0021][0022]其中，，为常量，为像素值。
[0023]优选的，设置为0.1，为0.5，为1。
[0024]通过上述技术方案，无需采集数据、标注、训练，且适用于各种不同样式的开关状态识别，同时几乎不消耗额外算力，能在各种嵌入式设备进行部署。
附图说明
[0025]图1是本专利技术一个实施例中所提供的一种基于图像处理的通用开关状态识别方法流程图；图2是本专利技术一个实施例中所提供的配置流程图；图3是本专利技术一个实施例中所提供的预测流程图；图4是本专利技术一个实施例中所提供的实际场景应用示意图。
具体实施方式
[0026]为了使本领域技术人员理解本专利技术所披露的技术方案，下面将结合实施例及有关附图1至图4，对各个实施例的技术方案进行描述，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0027]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本专利技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
[0028]参见图1，在一个实施例中，本专利技术揭示了一种基于图像处理的通用开关状态识别方法，所述方法包括如下步骤：S100：对待识别的开关进行初始配置；S200：使用改进的SSIM算法完成待预测的开关的状态的识别。
[0029]就该实施例而言，所述方法应用于水管类型阀门，主要分为配置流程和预测流程两大部分。本方法通过使用改进的SSIM图像结构性指标算法对配置好的任意开关进行相似
度计算，然后和设定的匹配阈值进行比较，最终输出判断结果。整体方案操作简单，无需采集数据、标注数据，无需耗费算力训练模型，且开关类型可由用户指定、通用性强，适用于各种不同样式的开关状态识别，同时几乎不消耗额外算力，能在各种嵌入式设备进行部署，大大减少了边缘设备部署的性能需求和能耗需求。
[0030]在另一个实施例中，所述步骤S100中进一步包括：S101：读取摄像头画面；S102：调整待识别的开关状态为开；S103：截图保存为状态开截图；S104：框选待识别的开关区域，保存开关区域的坐标位置；S105：调整待识别的开关状态为关；S106：截图保存为状态关截图。
[0031]就该实施例而言，如图2所示，所述方法中的配置流程首先读取摄像头画面，确保可以清楚看到待识别的开关。然后把开关调为开的状态，截图，记为状态开截图；然后框选待识别的开关区域，保存框的左上角和右下角的坐标；接着再把开关调为关的状态，再次截图，记为状态关截图，配置完成。
[0032]本实施例中首先把待识别开关设为开的状态，读取摄像头画面，然后截图保存记为状态开截图，同时在截图上框选出待识别的开关。手动框选有两个考虑，一是当画面中有多个开关的时候，通过框选来指明要识别哪一个开关；二是减少算法的计算量，指定好要计算的小区域。框选好后保存左上角坐标(x0,y0)和右下角坐标(x1,y1)。然后把开关调成关的状态，再次截图保存记为状态关截图。因为开关位置没变，因此就不用重复框选了。
[0033]在另一个实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的通用开关状态识别方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S100：对待识别的开关进行初始配置；S200：使用改进的SSIM算法完成待预测的开关的状态的识别，包括：S201：读取摄像头画面，得到待预测的图像；S202：读取开关区域的坐标位置，状态开截图、状态关截图；S203：通过所述坐标位置分别裁剪出待预测的图像、状态开截图的开关区域、状态关截图的开关区域得到待预测的小图、状态开小图、状态关小图；S204：将所述待预测的小图、所述状态开小图、所述状态关小图分别进行预处理；S205：把预处理后的待预测的小图和状态开小图使用改进的SSIM算法计算相似度得到S1；S206：把预处理后的待预测的小图和状态关小图使用改进的SSIM算法计算相似度得到S2；S207：设置匹配阈值T1；S208：如果S1大于S2且S1大于T1，则待预测开关的状态为开，如果S2大于S1且S1大于T1，则待预测开关的状态为关，若S1和S2均小于T1，则识别失败，输出报警提示信息。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S100中进一步包括：S101：读取摄像头画面；S102：调整待识别的开关状态为开；S103：截图保存为状态开截图；S104：框选待识别的开关区域，保存开关区域的坐标位置；S105：调整待识别的开关状态为关；S106：截图保存为状态关截图。3.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺亮，岑亮，易炜，吴雷，刘云川，
申请(专利权)人：重庆泓宝科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：