專利名稱：基于變電站巡檢機(jī)器人的斷路器狀態(tài)模板匹配識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變電站斷路器的狀態(tài)識(shí)別方法，尤其涉及一種基于變電站巡檢機(jī)器人的斷路器狀態(tài)模板匹配識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
變電站高壓斷路器擔(dān)負(fù)著控制高壓線路的斷開/連接，以及保護(hù)隔離開關(guān)的雙重任務(wù)，是變電站最重要的開關(guān)設(shè)備，也是變電站內(nèi)日常巡檢任務(wù)必須巡視的設(shè)備。設(shè)備的狀態(tài)通過狀態(tài)顯示箱以“分”、“合”字符標(biāo)識(shí)。變電站高壓斷路器主要巡視方式及存在的問題1、人工巡視。人工巡視存在以下幾點(diǎn)缺陷勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低；巡視/核查不到位；與現(xiàn)有管理信息系統(tǒng)對(duì)接周期長等。這些缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響變電站的自動(dòng)化運(yùn)行。2、在線監(jiān)測。目前的斷路器在線監(jiān)測模式存在下述問題[劉寶生，閆莉萍，周東華.幾種經(jīng)典相似性度量的比較研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2006，11 :1-3]，采樣信號(hào)較少、數(shù)據(jù)不足；對(duì)運(yùn)動(dòng)過程缺乏記錄；分析精度不高，診斷結(jié)論缺乏說服力等缺點(diǎn)。3、變電站巡檢機(jī)器人巡視。國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2010年4月28號(hào)公布的專利號(hào)CN201442^4U，名稱為“變電站智能巡檢機(jī)器人”，國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2011年6月1號(hào)公布的申請(qǐng)?zhí)?01010508300. 2，名稱為“變電站設(shè)備智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)”的專利中都提出了變電站智能機(jī)器人巡檢的技術(shù)方案，但都還不具備變電站斷路器狀態(tài)自動(dòng)識(shí)別方法，只能依靠視頻圖像進(jìn)行人工判斷，效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為解決上述問題，提供了一種基于變電站巡檢機(jī)器人的斷路器狀態(tài)模板匹配識(shí)別方法，它運(yùn)算速度快，圖像識(shí)別率高，可滿足現(xiàn)場的實(shí)時(shí)巡視要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明利用變電站巡檢機(jī)器人自動(dòng)采集斷路器的圖像，并利用模板匹配方法對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，其具體步驟如下1)分別建立斷路器的分閘、合閘狀態(tài)下的分、合模板；2)利用成像設(shè)備獲取待檢測圖像；3)分別計(jì)算待檢測圖像與分、合模板的最佳匹配窗口 ；4)對(duì)分、合模板及匹配窗口分別使用自適應(yīng)的二值化方法進(jìn)行圖像分割，得到包含目標(biāo)和背景的二值圖像；5)統(tǒng)計(jì)目標(biāo)差異度D(x，y)；
權(quán)利要求
1.一種基于變電站巡檢機(jī)器人的斷路器狀態(tài)模板匹配識(shí)別方法，它利用變電站巡檢機(jī)器人自動(dòng)采集斷路器的圖像，并利用模板匹配方法對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，其具體步驟如下1)建立斷路器的分離、合閘狀態(tài)下的分、合模板；2)利用成像設(shè)備獲取待檢測圖像；3)分別計(jì)算待檢測圖像與分、合模板的最佳匹配窗口；4)對(duì)分、合模板及匹配窗口分別使用自適應(yīng)的二值化方法進(jìn)行圖像分割，得到包含目標(biāo)和背景的二值圖像；5)統(tǒng)計(jì)目標(biāo)差異度D(x，y)；
2.如權(quán)利要求1所述的基于變電站巡檢機(jī)器人的斷路器狀態(tài)模板匹配識(shí)別方法，其特征是，所述步驟1)中，分、合模板的建立方法為使用一般光照條件下斷路器分、合狀態(tài)圖像的字符區(qū)域作為模板，提取字符的最小外接矩形區(qū)域?yàn)槟０鍏^(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的基于變電站巡檢機(jī)器人的斷路器狀態(tài)模板匹配識(shí)別方法，其特征是，所述步驟幻中，分別使用分、合模板這兩幅模板圖像與待檢測圖像利用歸一化互相關(guān)系數(shù)NCCC進(jìn)行匹配，并搜索匹配度最大的位置，作為分、合模板的最佳匹配窗口。
4.如權(quán)利要求1所述的基于變電站巡檢機(jī)器人的斷路器狀態(tài)模板匹配識(shí)別方法，其特征是，所述步驟4)中，自適應(yīng)的二值化的方法為最大類間方差OTSU法。
5.如權(quán)利要求1所述的基于變電站巡檢機(jī)器人的斷路器狀態(tài)模板匹配識(shí)別方法，其特征是，所述步驟6)中，D(x, y)的閾值取0.3，該閾值的選擇需要大于模板圖像中目標(biāo)區(qū)域占模板總面積的比例，當(dāng)分、合模板的D(x，y)均大于0.3時(shí)，則認(rèn)為兩個(gè)匹配關(guān)系都是錯(cuò)誤的，判斷為圖像質(zhì)量太差。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于變電站巡檢機(jī)器人的斷路器狀態(tài)模板匹配識(shí)別方法。它利用變電站巡檢機(jī)器人自動(dòng)采集斷路器的圖像，并利用模板匹配方法對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，其具體步驟如下首先使用模板匹配的方法，分別提取“分”、“合”字符所在區(qū)域?yàn)槟０澹瑢?duì)后續(xù)拍攝的圖像進(jìn)行匹配。接著對(duì)分、合模板及匹配窗口分別使用最大類間方差(OTSU法)進(jìn)行圖像分割，得到包含目標(biāo)和背景的二值圖像；然后，基于模板與匹配窗口的目標(biāo)的差異度，綜合判斷設(shè)備最終的狀態(tài)。通過實(shí)驗(yàn)表明，該算法處理速度快，可靠性高，對(duì)于給出的分合結(jié)論，沒有誤判，能夠滿足現(xiàn)場巡視實(shí)時(shí)性，高可靠度要求。
文檔編號(hào)G06K9/64GK102314615SQ20111021639
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月30日
發(fā)明者李麗, 李健, 王萬國, 王振利, 王濱海 申請(qǐng)人:山東電力研究院