一種基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法，其包括：(1)利用圖像采集設(shè)備對(duì)電能表拍攝以獲得電能表外形圖像；(2)利用圖像預(yù)處理設(shè)備對(duì)所述電能表外形圖像進(jìn)行預(yù)處理以輸出預(yù)處理外形圖像；(3)基于靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中預(yù)先存儲(chǔ)的各類基準(zhǔn)電能表圖案，利用飛思卡爾IMX6處理設(shè)備對(duì)所述預(yù)處理外形圖像進(jìn)行逐一匹配，輸出匹配成功的基準(zhǔn)電能表圖案的類型作為目標(biāo)電能表類型輸出。通過本發(fā)明，能夠?yàn)楣╇姴块T提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，為供電部門對(duì)電度表的監(jiān)管提供重要依據(jù)。
【專利說明】一種基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法
[0001 ]本發(fā)明是申請(qǐng)?zhí)枮?01510153367.1、申請(qǐng)日為2015年4月I日、發(fā)明名稱為“基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法”的專利的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及電能表領(lǐng)域，尤其涉及一種基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0003]電能表可如下進(jìn)行分類:按用途:有功電能表、無(wú)功電能表、最大需量表、標(biāo)準(zhǔn)電能表、復(fù)費(fèi)率分時(shí)電能表、預(yù)付費(fèi)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(jī)械式)、靜止式(電子式)、機(jī)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(jí):普通安裝式電能表(0.23、0.53、0.2.0.5.1.0、2.0級(jí))和攜帶式精密電能表(0.01、0.05、0.2級(jí))；按安裝接線方式:直接接入式、間接接入式。
[0004]由于電能表類型眾多且分布廣泛，對(duì)供電部門的監(jiān)管帶來困擾，供電部門對(duì)電能表進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表或定期維護(hù)時(shí)，首先要獲得的關(guān)鍵信息是每一個(gè)位置的電能表的類型，在確定電能表類型后才能進(jìn)行相應(yīng)的讀數(shù)采集和定制維修服務(wù)。現(xiàn)有技術(shù)中是通過安排人員到各個(gè)安裝位置對(duì)不同類型電能表進(jìn)行類型確認(rèn)，這種手段過于依賴人工，耗時(shí)耗力，也存在一些電子識(shí)別手段，但現(xiàn)有的電子識(shí)別手段無(wú)法在惡劣天氣下保證類型識(shí)別精度。
[0005]因此，需要一種新的電能表型號(hào)檢測(cè)方法，在替代繁瑣的人工識(shí)別操作的同時(shí)，也能夠克服惡劣天氣尤其是霧霾天氣對(duì)電能表類型識(shí)別帶來的干擾，從而高效、實(shí)時(shí)地為供電部門提供重要參考數(shù)據(jù)，方便供電部門的用電管理和設(shè)備維護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法，其包括:
[0007](I)利用圖像采集設(shè)備對(duì)電能表拍攝以獲得電能表外形圖像；
[0008](2)利用圖像預(yù)處理設(shè)備對(duì)所述電能表外形圖像進(jìn)行預(yù)處理以輸出預(yù)處理外形圖像；
[0009](3)基于靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中預(yù)先存儲(chǔ)的各類基準(zhǔn)電能表圖案，利用飛思卡爾IMX6處理設(shè)備對(duì)所述預(yù)處理外形圖像進(jìn)行逐一匹配，輸出匹配成功的基準(zhǔn)電能表圖案的類型作為目標(biāo)電能表類型輸出；
[0010]其中所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中預(yù)先存儲(chǔ)的各類基準(zhǔn)電能表圖案是對(duì)每一種基準(zhǔn)電能表外形進(jìn)行預(yù)先拍攝所獲得的圖像；
[0011]其中所述圖像預(yù)處理設(shè)備與所述圖像采集設(shè)備連接，所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備與所述圖像預(yù)處理設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法，其包括:
[0013](I)利用圖像采集設(shè)備對(duì)電能表拍攝以獲得電能表外形圖像；
[0014](2)利用圖像預(yù)處理設(shè)備對(duì)所述電能表外形圖像進(jìn)行預(yù)處理以輸出預(yù)處理外形圖像；
[0015](3)利用去霧處理設(shè)備接收所述預(yù)處理外形圖像，對(duì)所述預(yù)處理外形圖像進(jìn)行去霧處理以獲得去霧外形圖像；
[0016](4)基于靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中預(yù)先存儲(chǔ)的各類基準(zhǔn)電能表圖案，利用飛思卡爾IMX6處理設(shè)備對(duì)所述去霧外形圖像進(jìn)行逐一匹配，輸出匹配成功的基準(zhǔn)電能表圖案的類型作為目標(biāo)電能表類型輸出；
[0017]其中所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中預(yù)先存儲(chǔ)的各類基準(zhǔn)電能表圖案是對(duì)每一種基準(zhǔn)電能表外形進(jìn)行預(yù)先拍攝所獲得的圖像；
[0018]其中所述圖像預(yù)處理設(shè)備與所述圖像采集設(shè)備連接，所述去霧處理設(shè)備位于所述圖像預(yù)處理設(shè)備和所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備之間，所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備與所述去霧處理設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接。
[0019]具體地，對(duì)所述電能表外形圖像進(jìn)行預(yù)處理的步驟包括對(duì)所述電能表外形圖像進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)處理，獲得增強(qiáng)電能表外形圖像，并基于Haar小波濾波器對(duì)所述增強(qiáng)電能表外形圖像進(jìn)行小波濾波處理，以獲得所述預(yù)處理外形圖像。
[0020]進(jìn)一步地，所述基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法還包括:利用定位設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并向所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備輸出當(dāng)前位置數(shù)據(jù);利用無(wú)線通信設(shè)備將所述目標(biāo)電能表類型和所述當(dāng)前位置數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，通過無(wú)線通信鏈路輸出打包所獲得的數(shù)據(jù)包;利用SD卡實(shí)時(shí)存儲(chǔ)所述目標(biāo)電能表類型和所述當(dāng)前位置數(shù)據(jù);利用液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示所述目標(biāo)電能表類型和所述當(dāng)前位置數(shù)據(jù)。其中所述定位設(shè)備、所述無(wú)線通信設(shè)備、所述SD卡和所述液晶顯示屏與所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備分別連接。
[0021]進(jìn)一步地，所述基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法還包括利用所述飛思卡爾IMX6處理設(shè)備對(duì)所述去霧外形圖像進(jìn)行OCR識(shí)別，以獲得所述電能表的當(dāng)前讀數(shù)。
[0022]所述基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法利用檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。因此，根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明還提供了一種基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括圖像采集設(shè)備、圖像預(yù)處理設(shè)備、飛思卡爾頂X6處理設(shè)備和靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備。所述圖像采集設(shè)備用于對(duì)電能表拍攝以獲得電能表外形圖像;所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備預(yù)先存儲(chǔ)了各類基準(zhǔn)電能表圖案;所述圖像預(yù)處理設(shè)備與所述圖像采集設(shè)備連接，對(duì)所述電能表外形圖像進(jìn)行預(yù)處理以輸出預(yù)處理外形圖像;所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備與所述圖像預(yù)處理設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，基于各類基準(zhǔn)電能表圖案識(shí)別所述預(yù)處理外形圖像對(duì)應(yīng)的電能表類型以作為目標(biāo)電能表類型輸出。
[0023]更具體地，所述基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)還包括:
[0024]定位設(shè)備，與所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備連接，用于對(duì)所述檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并向所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備輸出當(dāng)前位置數(shù)據(jù)；
[0025]無(wú)線通信設(shè)備，與所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備連接，用于將所述目標(biāo)電能表類型和所述當(dāng)前位置數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，通過無(wú)線通信鏈路輸出打包所獲得的數(shù)據(jù)包；
[0026]SD卡，與所述飛思卡爾IMX6處理設(shè)備連接，用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)所述目標(biāo)電能表類型和所述當(dāng)前位置數(shù)據(jù)；
[0027]供電電源，包括太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能供電器件以由所述太陽(yáng)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；
[0028]液晶顯示屏，與所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備連接，用于實(shí)時(shí)顯示所述目標(biāo)電能表類型和所述當(dāng)前位置數(shù)據(jù)；
[0029]去霧處理設(shè)備，位于所述圖像預(yù)處理設(shè)備和所述飛思卡爾IMX6處理設(shè)備之間，用于接收所述預(yù)處理外形圖像，對(duì)所述預(yù)處理外形圖像進(jìn)行去霧處理以獲得去霧外形圖像，將所述去霧外形圖像輸入所述飛思卡爾IMX6處理設(shè)備以進(jìn)行電能表類型識(shí)別以獲得目標(biāo)電能表類型。
[0030]更具體地，所述去霧處理設(shè)備包括:
[0031]霧霾濃度檢測(cè)子設(shè)備，位于空氣中，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)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(qiáng)度，所述霧霾去除強(qiáng)度取值在O到I之間；
[0032]整體大氣光值獲取子設(shè)備，與所述圖像預(yù)處理設(shè)備連接以獲得所述預(yù)處理外形圖像，計(jì)算所述預(yù)處理外形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；
[0033]大氣散射光值獲取子設(shè)備，與所述圖像預(yù)處理設(shè)備和所述霧霾濃度檢測(cè)子設(shè)備分別連接，對(duì)所述預(yù)處理外形圖像的每一個(gè)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 gaussianfilter)對(duì)所述目標(biāo)像素值進(jìn)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(duì)目標(biāo)像素差值進(jìn)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(qiáng)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(gè)像素的大氣散射光值；
[0034]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(gè)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(gè)像素的介質(zhì)傳輸率；
[0035]清晰化圖像獲取子設(shè)備，與所述圖像預(yù)處理設(shè)備、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(gè)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)處理外形圖像中每一個(gè)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(gè)像素的介質(zhì)傳輸率以獲得每一個(gè)像素的清晰化像素值，所述預(yù)處理外形圖像中每一個(gè)像素的像素值包括所述預(yù)處理外形圖像中每一個(gè)像素的R，G，B三顏色通道像素值，相應(yīng)地，獲得的每一個(gè)像素的清晰化像素值包括每一個(gè)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外形圖像；
[0036]所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備與所述去霧處理設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，將所述去霧外形圖像與所述各類基準(zhǔn)電能表圖案進(jìn)行逐一匹配，輸出匹配成功的基準(zhǔn)電能表圖案的類型作為目標(biāo)電能表類型輸出。
[0037]更具體地，其中所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備預(yù)先存儲(chǔ)的每一種基準(zhǔn)電能表圖案為對(duì)每一種基準(zhǔn)電能表外形進(jìn)行預(yù)先拍攝所獲得的圖像;所述圖像預(yù)處理設(shè)備還包括對(duì)比度增強(qiáng)處理子設(shè)備和小波濾波子設(shè)備，所述對(duì)比度增強(qiáng)處理子設(shè)備與所述圖像采集設(shè)備連接，用于對(duì)所述電能表外形圖像進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)處理，獲得增強(qiáng)電能表外形圖像，所述小波濾波子設(shè)備與所述對(duì)比度增強(qiáng)處理子設(shè)備連接，基于Haar小波濾波器對(duì)所述增強(qiáng)電能表外形圖像進(jìn)行小波濾波處理，以獲得所述預(yù)處理外形圖像。
[0038]更具體地，在所述基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)中，所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備還對(duì)所述去霧外形圖像進(jìn)行OCR識(shí)別，以獲得所述電能表的當(dāng)前讀數(shù)。
[0039]更具體地，在所述基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)中，所述圖像采集設(shè)備包括前蓋玻璃、鏡頭、濾鏡和成像電子單兀。
[0040]更具體地，在所述基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)中，所述霧霾濃度檢測(cè)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(shí)現(xiàn)。
[0041]更具體地，在所述基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)中，所述霧霾濃度檢測(cè)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)備所采用的FPGA芯片的選型都為Xilinx公司的Artix-7系列。
[0042]本發(fā)明的基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)的檢測(cè)方法和檢測(cè)系統(tǒng)，引入高精度的圖像采集技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表外形的準(zhǔn)確識(shí)別，引入無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表類型和位置的高效傳輸，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)大氣衰減模型確定霧霾對(duì)圖像的影響因素，對(duì)霧霾天氣下采集的電能表外形圖像進(jìn)行去霧處理，獲得清晰的電能表外形圖像，從而減少惡劣天氣下對(duì)電能表類型識(shí)別的不利干擾。
【附圖說明】
[0043]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0044]圖1為實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法的檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式。
[0045]圖2為實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法的檢測(cè)系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施方式。
【具體實(shí)施方式】
[0046]下面將參照附圖對(duì)實(shí)施本發(fā)明的基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法的檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0047]電能表是用來測(cè)量電能的儀表，又稱電度表，火表，千瓦小時(shí)表，指測(cè)量各種電學(xué)量的儀表，是專門用來計(jì)量某一時(shí)間段電能累計(jì)值的儀表。
[0048]電能表的工作原理如下:當(dāng)把電能表接入被測(cè)電路時(shí)，電流線圈和電壓線圈中就有交變電流流過，這兩個(gè)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(chǎng)中受到力的作用，從而使鋁盤得到轉(zhuǎn)矩(主動(dòng)力矩)而轉(zhuǎn)動(dòng)。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(dòng)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(dòng)也就越快。鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，又受到永久磁鐵產(chǎn)生的制動(dòng)力矩的作用，制動(dòng)力矩與主動(dòng)力矩方向相反;制動(dòng)力矩的大小與鋁盤的轉(zhuǎn)速成正比，鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)得越快，制動(dòng)力矩也越大。當(dāng)主動(dòng)力矩與制動(dòng)力矩達(dá)到暫時(shí)平衡時(shí)，鋁盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。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(dòng)時(shí)，帶動(dòng)計(jì)數(shù)器，把所消耗的電能指示出來。這就是電能表工作的簡(jiǎn)單過程。
[0049]由于電能表類型眾多且分布廣泛，分布位置復(fù)雜，因此現(xiàn)有的人工類型檢測(cè)方式以及簡(jiǎn)單的電子檢測(cè)方式無(wú)法同時(shí)滿足高效和高精度的雙重要求。為此，本發(fā)明搭建了一種基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，通過圖像采集和圖像識(shí)別技術(shù)滿足高效要求，通過去霧霾化處理克服惡劣天氣下對(duì)電能表讀數(shù)讀取的負(fù)面影響從而滿足高精度要求。
[0050]圖1為實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法的檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式，其中，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括圖像采集設(shè)備1、圖像預(yù)處理設(shè)備2、飛思卡爾頂X6處理設(shè)備3、靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備4和供電電源5，所述圖像采集設(shè)備I用于對(duì)電能表拍攝以獲得電能表外形圖像，所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備4預(yù)先存儲(chǔ)了各類基準(zhǔn)電能表圖案，所述圖像預(yù)處理設(shè)備2與所述圖像采集設(shè)備I連接，對(duì)所述電能表外形圖像進(jìn)行預(yù)處理以輸出預(yù)處理外形圖像，所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備3與所述圖像預(yù)處理設(shè)備2和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備4分別連接，基于各類基準(zhǔn)電能表圖案識(shí)別所述預(yù)處理外形圖像對(duì)應(yīng)的電能表類型以作為目標(biāo)電能表類型輸出。
[0051]接著，參照?qǐng)D2，對(duì)實(shí)施本發(fā)明的基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法的檢測(cè)系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。與圖1不同的是，圖2的實(shí)施方式中，增加了位于所述圖像預(yù)處理設(shè)備2和所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備3之間的去霧處理設(shè)備6。繼續(xù)對(duì)圖2的系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)說明如下。
[0052]所述檢測(cè)系統(tǒng)還包括:定位設(shè)備，與所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備3連接，用于對(duì)所述檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并向所述飛思卡爾IMX6處理設(shè)備3輸出當(dāng)前位置數(shù)據(jù)；
[0053]所述檢測(cè)系統(tǒng)還包括:無(wú)線通信設(shè)備，與所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備3連接，用于將所述目標(biāo)電能表類型和所述當(dāng)前位置數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，通過無(wú)線通信鏈路輸出打包所獲得的數(shù)據(jù)包；
[0054]所述檢測(cè)系統(tǒng)還包括:SD卡，與所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備3連接，用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)所述目標(biāo)電能表類型和所述當(dāng)前位置數(shù)據(jù)；
[0055]所述供電電源5，包括太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能供電器件以由所述太陽(yáng)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；
[0056]所述檢測(cè)系統(tǒng)還包括:液晶顯示屏，與所述飛思卡爾IMX6處理設(shè)備3連接，用于實(shí)時(shí)顯示所述目標(biāo)電能表類型和所述當(dāng)前位置數(shù)據(jù)；
[0057]所述去霧處理設(shè)備6，位于所述圖像預(yù)處理設(shè)備2和所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備3之間，用于接收所述預(yù)處理外形圖像，對(duì)所述預(yù)處理外形圖像進(jìn)行去霧處理以獲得去霧外形圖像，將所述去霧外形圖像輸入所述飛思卡爾IMX6處理設(shè)備3以進(jìn)行電能表類型識(shí)別以獲得目標(biāo)電能表類型；
[0058]所述去霧處理設(shè)備6進(jìn)一步包括:
[0059]霧霾濃度檢測(cè)子設(shè)備，位于空氣中，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)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(qiáng)度，所述霧霾去除強(qiáng)度取值在O到I之間；
[0060]整體大氣光值獲取子設(shè)備，與所述圖像預(yù)處理設(shè)備2連接以獲得所述預(yù)處理外形圖像，計(jì)算所述預(yù)處理外形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；
[0061]大氣散射光值獲取子設(shè)備，與所述圖像預(yù)處理設(shè)備2和所述霧霾濃度檢測(cè)子設(shè)備分別連接，對(duì)所述預(yù)處理外形圖像的每一個(gè)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 gaussianfilter)對(duì)所述目標(biāo)像素值進(jìn)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(duì)目標(biāo)像素差值進(jìn)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(qiáng)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(gè)像素的大氣散射光值；
[0062]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(gè)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(gè)像素的介質(zhì)傳輸率；
[0063]清晰化圖像獲取子設(shè)備，與所述圖像預(yù)處理設(shè)備2、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(gè)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)處理外形圖像中每一個(gè)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(gè)像素的介質(zhì)傳輸率以獲得每一個(gè)像素的清晰化像素值，所述預(yù)處理外形圖像中每一個(gè)像素的像素值包括所述預(yù)處理外形圖像中每一個(gè)像素的R，G，B三顏色通道像素值，相應(yīng)地，獲得的每一個(gè)像素的清晰化像素值包括每一個(gè)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外形圖像；
[0064]所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備3與所述去霧處理設(shè)備6和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備4分別連接，將所述去霧外形圖像與所述各類基準(zhǔn)電能表圖案進(jìn)行逐一匹配，輸出匹配成功的基準(zhǔn)電能表圖案的類型作為目標(biāo)電能表類型輸出；
[0065]其中，所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備4預(yù)先存儲(chǔ)的每一種基準(zhǔn)電能表圖案為對(duì)每一種基準(zhǔn)電能表外形進(jìn)行預(yù)先拍攝所獲得的圖像;所述圖像預(yù)處理設(shè)備2還包括對(duì)比度增強(qiáng)處理子設(shè)備和小波濾波子設(shè)備，所述對(duì)比度增強(qiáng)處理子設(shè)備與所述圖像采集設(shè)備I連接，用于對(duì)所述電能表外形圖像進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)處理，獲得增強(qiáng)電能表外形圖像，所述小波濾波子設(shè)備與所述對(duì)比度增強(qiáng)處理子設(shè)備連接，基于Haar小波濾波器對(duì)所述增強(qiáng)電能表外形圖像進(jìn)行小波濾波處理，以獲得所述預(yù)處理外形圖像。
[0066]其中，可選地，所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備3還對(duì)所述去霧外形圖像進(jìn)行OCR識(shí)別，以獲得所述電能表的當(dāng)前讀數(shù)，所述圖像采集設(shè)備I包括前蓋玻璃、鏡頭、濾鏡和成像電子單元，所述霧霾濃度檢測(cè)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(shí)現(xiàn)，所述霧霾濃度檢測(cè)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)備所采用的FPGA芯片的選型都為Xilinx公司的Artix-7系列。
[0067]另外，霧霾圖像可以通過一系列圖像處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)圖像的去霧霾化，以獲得清晰化的圖像，提高圖像的能見度。這些圖像處理設(shè)備分別執(zhí)行不同的圖像處理功能，基于霧霾形成的原理，達(dá)到去除霧霾的效果。霧霾圖像的清晰化處理對(duì)于軍用和民用領(lǐng)域都具有極大的應(yīng)用價(jià)值，軍用領(lǐng)域包括軍事國(guó)防、遙感導(dǎo)航等，民用領(lǐng)域包括道路監(jiān)測(cè)、目標(biāo)跟蹤和自動(dòng)駕駛等。
[0068]霧霾圖像形成的過程可以用大氣衰減過程來描繪，在霧霾圖像和實(shí)際圖像即清晰化圖像之間的關(guān)系可用整體大氣光值和每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率來表述，即在已知霧霾圖像的情況下，根據(jù)整體大氣光值和每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率，可以求解出清晰化圖像。
[0069]對(duì)于整體大氣光值和每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率的求解都存在一些有效且經(jīng)過驗(yàn)證的手段，例如，對(duì)于每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率，需要獲得整體大氣光值和每一個(gè)像素的大氣散射光值，而每一個(gè)像素的大氣散射光值可在對(duì)每一個(gè)像素在霧霾圖像中的像素值進(jìn)行兩次保持邊緣的高斯平滑濾波而獲得，其間，霧霾去除的強(qiáng)度可調(diào);而整體大氣光值的獲得方式有兩種，一種方式是，可通過獲取霧霾圖像的黑色通道(即在霧霾圖像中使得一些像素的黑色通道值非常低，黑色通道為R，G，B三顏色通道中的一種)，在霧霾圖像中，通過尋找黑色通道像素值偏大的多個(gè)像素中尋找灰度值最大的像素來獲得，即將尋找到的、灰度值最大的像素的灰度值作為整體大氣光值，參與霧霾圖像中每一個(gè)像素的清晰化處理;另外，整體大氣光值也可通過以下方式獲得:計(jì)算霧霾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。
[0070]具體的霧霾圖像和實(shí)際圖像即清晰化圖像之間的關(guān)系，以及各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系可參見以上內(nèi)容。
[0071]通過對(duì)霧霾圖像形成原理的探討，搭建了霧霾圖像和清晰化圖像之間的關(guān)系，用多個(gè)參數(shù)表示這種關(guān)系，隨后通過獲得的多個(gè)參數(shù)值和霧霾圖像即可還原獲得清晰度較高的圖像，由于參數(shù)的獲得借用了一些統(tǒng)計(jì)手段和經(jīng)驗(yàn)手段，因此所述清晰度較高的圖像不可能完全等同于實(shí)際圖像，但已經(jīng)具有相當(dāng)程度的去霧霾效果，為霧霾天氣下的各個(gè)領(lǐng)域作業(yè)提供有效保障。
[0072]另外，F(xiàn)PGA(Field —Programmable Gate Array)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，他是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。他是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。
[0073]以硬件描述語(yǔ)言(Verilog或VHDL)所完成的電路設(shè)計(jì)，可以經(jīng)過簡(jiǎn)單的綜合與布局，快速的燒錄至FPGA上進(jìn)行測(cè)試，是現(xiàn)代IC設(shè)計(jì)驗(yàn)證的技術(shù)主流。這些可編輯元件可以被用來實(shí)現(xiàn)一些基本的邏輯門電路(比如AND、0R、X0R、N0T)或者更復(fù)雜一些的組合功能比如解碼器或數(shù)學(xué)方程式。
[0074]在大多數(shù)的FPGA里面，這些可編輯的元件里也包含記憶元件例如觸發(fā)器(Flip —flop)或者其他更加完整的記憶塊。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以根據(jù)需要通過可編輯的連接把FPGA內(nèi)部的邏輯塊連接起來，就好像一個(gè)電路試驗(yàn)板被放在了一個(gè)芯片里。一個(gè)出廠后的成品FPGA的邏輯塊和連接可以按照設(shè)計(jì)者而改變，所以FPGA可以完成所需要的邏輯功能。
[0075]采用本發(fā)明的基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法，針對(duì)現(xiàn)有電能表類型識(shí)別系統(tǒng)或過于依賴人工或自動(dòng)化程度不高且在多霧天氣下受干擾的技術(shù)問題，通過多種有針對(duì)性的圖像采集或圖像處理部件實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表類型的自動(dòng)高效識(shí)別，同時(shí)，高精度的去霧設(shè)備的使用克服了多霧天氣下對(duì)電能表類型識(shí)別帶來的干擾。
[0076]可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于視覺識(shí)別的電能表型號(hào)檢測(cè)方法，該方法包括: (1)利用圖像采集設(shè)備對(duì)電能表拍攝以獲得電能表外形圖像； (2)利用圖像預(yù)處理設(shè)備對(duì)所述電能表外形圖像進(jìn)行預(yù)處理以輸出預(yù)處理外形圖像； (3)基于靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中預(yù)先存儲(chǔ)的各類基準(zhǔn)電能表圖案，利用飛思卡爾IMX6處理設(shè)備對(duì)所述預(yù)處理外形圖像進(jìn)行逐一匹配，輸出匹配成功的基準(zhǔn)電能表圖案的類型作為目標(biāo)電能表類型輸出； 其中所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中預(yù)先存儲(chǔ)的各類基準(zhǔn)電能表圖案是對(duì)每一種基準(zhǔn)電能表外形進(jìn)行預(yù)先拍攝所獲得的圖像； 其中所述圖像預(yù)處理設(shè)備與所述圖像采集設(shè)備連接，所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備與所述圖像預(yù)處理設(shè)備和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接。2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其中對(duì)所述電能表外形圖像進(jìn)行預(yù)處理的步驟包括對(duì)所述電能表外形圖像進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)處理，獲得增強(qiáng)電能表外形圖像，并基于Haar小波濾波器對(duì)所述增強(qiáng)電能表外形圖像進(jìn)行小波濾波處理，以獲得所述預(yù)處理外形圖像； 進(jìn)一步包括:利用定位設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并向所述飛思卡爾IMX6處理設(shè)備輸出當(dāng)前位置數(shù)據(jù);利用無(wú)線通信設(shè)備將所述目標(biāo)電能表類型和所述當(dāng)前位置數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，通過無(wú)線通信鏈路輸出打包所獲得的數(shù)據(jù)包;利用SD卡實(shí)時(shí)存儲(chǔ)所述目標(biāo)電能表類型和所述當(dāng)前位置數(shù)據(jù);利用液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示所述目標(biāo)電能表類型和所述當(dāng)前位置數(shù)據(jù)； 其中所述定位設(shè)備、所述無(wú)線通信設(shè)備、所述SD卡和所述液晶顯示屏與所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備分別連接； 進(jìn)一步包括利用所述飛思卡爾頂X6處理設(shè)備對(duì)所述去霧外形圖像進(jìn)行OCR識(shí)別，以獲得所述電能表的當(dāng)前讀數(shù)； 該方法是利用包括圖像采集設(shè)備、圖像預(yù)處理設(shè)備、飛思卡爾IMX6處理設(shè)備和靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)； 其中所述去霧處理設(shè)備包括: 霧霾濃度檢測(cè)子設(shè)備，位于空氣中，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)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(qiáng)度，所述霧霾去除強(qiáng)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)處理設(shè)備連接以獲得所述預(yù)處理外形圖像，計(jì)算所述預(yù)處理外形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)處理設(shè)備和所述霧霾濃度檢測(cè)子設(shè)備分別連接，對(duì)所述預(yù)處理外形圖像的每一個(gè)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對(duì)所述目標(biāo)像素值進(jìn)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(duì)目標(biāo)像素差值進(jìn)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(qiáng)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(gè)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(gè)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(gè)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)處理設(shè)備、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(gè)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)處理外形圖像中每一個(gè)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(gè)像素的介質(zhì)傳輸率以獲得每一個(gè)像素的清晰化像素值，所述預(yù)處理外形圖像中每一個(gè)像素的像素值包括所述預(yù)處理外形圖像中每一個(gè)像素的R，G，B三顏色通道像素值，相應(yīng)地，獲得的每一個(gè)像素的清晰化像素值包括每一個(gè)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外形圖像； 其中所述圖像預(yù)處理設(shè)備還包括對(duì)比度增強(qiáng)處理子設(shè)備和小波濾波子設(shè)備，所述對(duì)比度增強(qiáng)處理子設(shè)備與所述圖像采集設(shè)備連接，用于對(duì)所述電能表外形圖像進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)處理，獲得增強(qiáng)電能表外形圖像，所述小波濾波子設(shè)備與所述對(duì)比度增強(qiáng)處理子設(shè)備連接，基于Haar小波濾波器對(duì)所述增強(qiáng)電能表外形圖像進(jìn)行小波濾波處理，以獲得所述預(yù)處理外形圖像； 其中所述霧霾濃度檢測(cè)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(shí)現(xiàn)。
【文檔編號(hào)】G06K9/44GK105868795SQ201610263875
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年4月1日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】董巖巖