基于圖像處理的電能表讀數(shù)識別設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電能表領(lǐng)域，尤其涉及一種基于圖像處理的電能表讀數(shù)識別設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]電能表是用來測量電能的儀表，又稱電度表，火表，千瓦小時表，指測量各種電學(xué)量的儀表，是專門用來計量某一時間段電能累計值的儀表。
[0003]電能表可如下進行分類:按用途:有功電能表、無功電能表、最大需量表、標(biāo)準(zhǔn)電能表、復(fù)費率分時電能表、預(yù)付費電能表(分投幣式、磁卡式、電卡式)、損耗電能表，按工作原理:感應(yīng)式(機械式)、靜止式(電子式)、機電一體式(混合式)；按接入電源性質(zhì):交流表、直流表；按結(jié)構(gòu):整體式、分體式；按接入相線:單相、三相三線、三相四線電能表；按準(zhǔn)確級:普通安裝式電能表(0.2S、0.5S、0.2.0.5.1.0、2.0級)和攜帶式精密電能表(0.01、0.05,0.2級);按安裝接線方式:直接接入式、間接接入式。
[0004]由于電能表數(shù)量眾多且讀數(shù)是供電方收費的重要依據(jù)，因此，電能表讀數(shù)的讀取要求既高效又準(zhǔn)確。然而現(xiàn)有技術(shù)中的電能表讀數(shù)讀取方案做不到這一點。因此，需要一種新的電能表自動抄表系統(tǒng)，能夠把電腦表抄表操作從繁重的體力勞動中解放出來，提高抄表的速度，保證抄表的實時性能，同時對拍攝的電能表圖像進行去霧霾化處理，以保障在惡劣天氣下讀表的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于圖像處理的電能表讀數(shù)識別設(shè)備，弓丨入高精度的圖像采集技術(shù)、圖像識別技術(shù)實現(xiàn)對電能表讀數(shù)的準(zhǔn)確識別，引入無線通信技術(shù)實現(xiàn)對電能表讀數(shù)的高效傳輸，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)大氣衰減模型確定霧霾對圖像的影響因素，對霧霾天氣下采集的電能表圖像進行去霧處理，獲得清晰的電能表圖像，從而保障在惡劣天氣下也能進行電能表讀數(shù)的自動識別。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于圖像處理的電能表讀數(shù)識別設(shè)備，所述設(shè)備包括CCD攝像頭、圖像預(yù)處理器、圖像識別器和無線通信接口，所述CCD攝像頭對電能表進行拍攝以獲得電能表圖像，所述圖像預(yù)處理器與所述CCD攝像頭連接，用于對所述電能表圖像進行圖像預(yù)處理以獲得預(yù)處理電能表圖像，所述圖像識別器與所述圖像預(yù)處理器連接，用于對所述預(yù)處理電能表圖像進行讀數(shù)識別以獲得電能表讀數(shù)，所述無線通信接口與所述圖像識別器連接以將所述電能表讀數(shù)無線發(fā)送給上位機。
[0007]更具體地，在所述基于圖像處理的電能表讀數(shù)識別設(shè)備中，還包括:SD卡，與所述圖像識別器連接，用于實時存儲所述圖像識別器輸出的電能表讀數(shù)；靜態(tài)存儲器，用于預(yù)先存儲讀數(shù)上限灰度閾值和讀數(shù)下限灰度閾值，所述讀數(shù)上限灰度閾值和所述讀數(shù)下限灰度閾值用于分離出圖像中的電能表讀數(shù)字符；供電電源，包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關(guān)與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開關(guān)連接，以將通過切換開關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓；去霧處理器，位于所述圖像預(yù)處理器和所述圖像識別器之間，用于接收所述預(yù)處理電能表圖像，對所述預(yù)處理電能表圖像進行去霧處理以獲得去霧電能表圖像，將所述去霧電能表圖像輸入所述圖像識別器以進行讀數(shù)識別以獲得電能表讀數(shù)；所述圖像預(yù)處理器包括對比度增強處理子設(shè)備和中值濾波子設(shè)備，所述對比度增強處理子設(shè)備與所述CCD攝像頭連接，用于對所述電能表圖像進行對比度增強處理，獲得增強電能表圖像，所述中值濾波子設(shè)備與所述對比度增強處理子設(shè)備連接，基于5X5的像素濾波窗口對所述增強電能表圖像進行中值濾波處理，以獲得所述預(yù)處理電能表圖像；所述圖像識別器包括灰度化處理子設(shè)備、字符圖案分割子設(shè)備和OCR識別子設(shè)備，所述灰度化處理子設(shè)備對所述去霧電能表圖像進行灰度化處理以獲得灰度化電能表圖像，所述字符圖案分割子設(shè)備與所述灰度化處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲器分別連接，用于將所述灰度化電能表圖像中灰度值在所述讀數(shù)上限灰度閾值和所述讀數(shù)下限灰度閾值之間的像素識別并組成多個讀數(shù)字符子圖案，所述OCR識別子設(shè)備與所述字符圖案分割子設(shè)備連接，用于對多個讀數(shù)字符子圖案分別進行OCR識別，獲取對應(yīng)的多個讀數(shù)字符并組成電能表讀數(shù)；所述去霧處理器包括:霧霾濃度檢測子設(shè)備，位于空氣中，用于實時檢測電能表所在位置的霧霾濃度，并根據(jù)霧霾濃度確定霧霾去除強度，所述霧霾去除強度取值在O到I之間；整體大氣光值獲取子設(shè)備，與所述圖像預(yù)處理器連接以獲得所述預(yù)處理電能表圖像，計算所述預(yù)處理電能表圖像中每一像素的灰度值，將灰度值最大的像素的灰度值作為整體大氣光值；大氣散射光值獲取子設(shè)備，與所述圖像預(yù)處理器和所述霧霾濃度檢測子設(shè)備分別連接，對所述預(yù)處理電能表圖像的每一個像素，提取其R，G，B三顏色通道像素值中最小值作為目標(biāo)像素值，使用保持邊緣的高斯平滑濾波器EPGF(edge-preserving gaussian filter)對所述目標(biāo)像素值進行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素值，將目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素值以獲得目標(biāo)像素差值，使用EPGF對目標(biāo)像素差值進行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素差值，將濾波目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素差值以獲得霧霾去除基準(zhǔn)值，將霧霾去除強度乘以霧霾去除基準(zhǔn)值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標(biāo)像素值中的最小值作為比較參考值，取比較參考值和O中的最大值作為每一個像素的大氣散射光值；介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備，與所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述大氣散射光值獲取子設(shè)備分別連接，將每一個像素的大氣散射光值除以整體大氣光值以獲得除值，將I減去所述除值以獲得每一個像素的介質(zhì)傳輸率；清晰化圖像獲取子設(shè)備，與所述圖像預(yù)處理器、所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備分別連接，將I減去每一個像素的介質(zhì)傳輸率以獲得第一差值，將所述第一差值乘以整體大氣光值以獲得乘積值，將所述預(yù)處理電能表圖像中每一個像素的像素值減去所述乘積值以獲得第二差值，將所述第二差值除以每一個像素的介質(zhì)傳輸率以獲得每一個像素的清晰化像素值，所述預(yù)處理電能表圖像中每一個像素的像素值包括所述預(yù)處理電能表圖像中每一個像素的R，G，B三顏色通道像素值，相應(yīng)地，獲得的每一個像素的清晰化像素值包括每一個像素的R，G，B三顏色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值組成去霧電能表圖像；其中，所述霧霾濃度檢測子設(shè)備、所述整體大氣光值獲取子設(shè)備、所述大氣散射光值獲取子設(shè)備、所述介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備和所述清晰化圖像獲取子設(shè)備集成在一塊集成電路板上，并分別采用不同的FPGA芯片來實現(xiàn)。
[0008]更具體地，在所述基于圖像處理的電能表讀數(shù)識別設(shè)備中，所述C⑶攝像頭還包括鏡頭和濾光片，所述濾光片位于鏡頭前方，所述CCD攝像頭拍攝的電能表圖像的分辨率為 1920X1080。
[0009]更具體地，在所述基于圖像處理的電能表讀數(shù)識別設(shè)備中，所述讀數(shù)上限灰度閾值和所述讀數(shù)下限灰度閾值的取值都在0-255之間。
[0010]更具體地，在所述基于圖像處理的電能表讀數(shù)識別設(shè)備中，所述無線通信接口為GPRS通信接口、3G通信接口和4G通信接口中的一種。
【附圖說明】
[0011]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中:
[0012]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方案示出的基于圖像處理的電能表讀數(shù)識別設(shè)備的結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實施方式】
[0013]下面將參照附圖對本發(fā)明的基于圖像處理的電能表讀數(shù)識別設(shè)備的實施方案進行詳細(xì)說明。
[0014]電能表的工作原理如下:當(dāng)把電能表接入被測電路時，電流線圈和電壓線圈中就有交變電流流過，這兩個交變電流分別在它們的鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通；交變磁通穿過鋁盤，在鋁盤中感應(yīng)出渦流；渦流又在磁場中受到力的作用，從而使鋁盤得到轉(zhuǎn)矩(主動力矩)而轉(zhuǎn)動。負(fù)載消耗的功率越大，通過電流線圈的電流越大，鋁盤中感應(yīng)出的渦流也越大，使鋁盤轉(zhuǎn)動的力矩就越大。即轉(zhuǎn)矩的大小跟負(fù)載消耗的功率成正比。功率越大，轉(zhuǎn)矩也越大，鋁盤轉(zhuǎn)動也就越快。鋁盤轉(zhuǎn)動時，又受到永久磁鐵產(chǎn)生的制動力矩的作用，制動力矩與主動力矩方向相反；制動力矩的大小與銷盤的轉(zhuǎn)速成正比，銷盤轉(zhuǎn)動得越快，制動力矩也越大。當(dāng)主動力矩與制動力矩達(dá)到暫時平衡時，鋁盤將勻速轉(zhuǎn)動。負(fù)載所消耗的電能與鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)成正比。鋁盤轉(zhuǎn)動時，帶動計數(shù)器，把所消耗的電能指示出來。這就是電能表工作的簡單過程。