自動抄表平臺對電能表自動抄表的方法
【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CMOS圖像采集對電能表進行自動抄表的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電能表是測量用電單位或個人用電讀數(shù)的儀表，是供電部門收費和調(diào)配電力資源的重要參考數(shù)據(jù)，同時電能表的數(shù)量眾多，基本上每一個用電單位需要設(shè)置一個電能表，每一戶居民也需要單獨設(shè)置一個電能表。因而，從電能表的價值和分布特點可以看出，電能表的讀數(shù)采集需要同時滿足高效和高精度的要求。
[0003]然而，現(xiàn)有技術(shù)中的電能表抄表方案都存在固有的缺陷:(I)手動的抄表方式雖然能保證采集讀數(shù)的精度，但是需要耗費大量的人工成本，采集效率不高，實時性不強；(2)現(xiàn)有的一些電子抄表方案只能保證正常環(huán)境下的讀數(shù)采集，由于很多電能表置于戶外，在能見度較低的天氣下，例如多霧天氣環(huán)境下，往往會造成拍攝的電能表圖像模糊不清，相應(yīng)地，識別的讀數(shù)誤差很大。
[0004]因此，需要一種新的電能表自動抄表方法，采用電子抄表的方式替代原有的人工抄表方式，同時，對電子抄表方式進行升級改造，增加圖像清晰化處理功能，克服多霧天氣對電能表讀數(shù)識別的不利影響，從而能夠滿足電能表讀數(shù)采集的高效和高精度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種基于CMOS圖像采集對電能表進行自動抄表的方法，其包括:
(1)通過CMOS圖像傳感器對電能表的表框進行拍攝以獲得表框圖像；
(2)通過數(shù)字信號處理器對步驟(I)獲得的表框圖像進行圖像處理，以獲得電能表讀數(shù)；
(3)通過FLASH存儲器和LCD顯示屏分別對步驟(2)獲得的電能表讀數(shù)進行存儲和顯不；
其中所述方法利用基于CMOS圖像采集的電能表自動抄表平臺實施，所述平臺包括CMOS圖像傳感器、數(shù)字信號處理器、IXD顯示屏和FLASH存儲器，其中所述CMOS圖像傳感器、所述IXD顯示屏和所述FLASH存儲器分別與所述數(shù)字信號處理器連接。
[0006]具體地，所述CMOS圖像傳感器用于對電能表的表框進行拍攝以獲得表框圖像，所述數(shù)字信號處理器與所述CMOS圖像傳感器連接，用于對所述表框圖像進行圖像處理，以獲得電能表讀數(shù)，所述FLASH存儲器與所述數(shù)字信號處理器連接，用于存儲所述電能表讀數(shù)，所述LCD顯示屏與所述數(shù)字信號處理器連接，用于顯示所述電能表讀數(shù)。
[0007]更具體地，所述基于CMOS圖像采集的電能表自動抄表平臺還包括:CSI接口，位于CMOS圖像傳感器和圖像預(yù)處理設(shè)備之間，用于將所述CMOS圖像傳感器拍攝的表框圖像傳送給圖像預(yù)處理設(shè)備； 第一并口，位于所述數(shù)字信號處理器和所述LCD顯示屏之間，用于將所述數(shù)字信號處理器獲得的電能表讀數(shù)傳送給所述LCD顯示屏以進行顯示；
第二并口，位于所述數(shù)字信號處理器和所述FLASH存儲器之間，用于將所述數(shù)字信號處理器獲得的電能表讀數(shù)傳送給所述FLASH存儲器以進行存儲；
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；
圖像預(yù)處理設(shè)備，位于所述CSI接口和所述數(shù)字信號處理器之間，用于接收所述表框圖像，對所述表框圖像進行去霧處理以獲得去霧表框圖像，將所述去霧表框圖像輸入所述數(shù)字信號處理器以進行圖像處理以獲得電能表讀數(shù)。
[0008]更具體地，所述圖像預(yù)處理設(shè)備還包括:
存儲子設(shè)備，用于預(yù)先存儲天空上限灰度閾值和天空下限灰度閾值，所述天空上限灰度閾值和所述天空下限灰度閾值用于分離出圖像中的天空區(qū)域，還用于預(yù)先存儲預(yù)設(shè)像素值閾值，所述預(yù)設(shè)像素值閾值取值在O到255之間；
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；
區(qū)域劃分子設(shè)備，連接所述CSI接口以接收所述表框圖像，對所述表框圖像進行灰度化處理以獲得灰度化表框圖像，還與存儲子設(shè)備連接，將所述灰度化表框圖像中灰度值在所述天空上限灰度閾值和所述天空下限灰度閾值之間的像素識別并組成灰度化天空子圖案，從所述灰度化表框圖像分割出所述灰度化天空子圖案以獲得灰度化非天空子圖像，基于所述灰度化非天空子圖像在所述表框圖像中的位置獲得與所述灰度化非天空子圖像對應(yīng)的彩色非天空子圖像；
黑色通道獲取子設(shè)備，與所述區(qū)域劃分子設(shè)備連接以獲得所述彩色非天空子圖像，針對所述彩色非天空子圖像中每一個像素，計算其R，G，B三顏色通道像素值，在所述彩
色非天空子圖像中所有像素的R，G，B三顏色通道像素值中提取一個數(shù)值最小的顏色通道像素值所在的顏色通道作為黑色通道；
整體大氣光值獲取子設(shè)備，與所述存儲子設(shè)備連接以獲得預(yù)設(shè)像素值閾值，與所述區(qū)域劃分子設(shè)備和所述黑色通道獲取子設(shè)備分別連接以獲得所述表框圖像和所述黑色通道，將所述表框圖像中黑色通道像素值大于等于預(yù)設(shè)像素值閾值的多個像素組成待檢驗像素集，將所述待檢驗像素集中具有最大灰度值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，與所述區(qū)域劃分子設(shè)備和所述霧霾濃度檢測子設(shè)備分別連接，對所述表框圖像的每一個像素，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)對所述目標像素值進行濾波處理以獲得濾波目標像素值，將目標像素值減去濾波目標像素值以獲得目標像素差值，使用EPGF對目標像素差值進行濾波處理以獲得濾波目標像素差值，將濾波目標像素值減去濾波目標像素差值以獲得霧霾去除基準值，將霧霾去除強度乘以霧霾去除基準值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標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，與所述區(qū)域劃分子設(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，將所述表框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，所述表框圖像中每一個像素的像素值包括所述表框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表框圖像；
其中，所述霧霾濃度檢測子設(shè)備還內(nèi)置有靜態(tài)存儲單元，用于預(yù)先存儲關(guān)系對照表，所述關(guān)系對照表保存了霧霾濃度與霧霾去除強度之間的對應(yīng)關(guān)系。
[0009]具體地，所述CMOS圖像傳感器拍攝的表框圖像傳送給圖像預(yù)處理設(shè)備，所述圖像預(yù)處理設(shè)備對所述表框圖像進行去霧處理以獲得去霧表框圖像，將所述去霧表框圖像輸入所述數(shù)字信號處理器后依次進行圖像銳化、自適應(yīng)遞歸濾波和OCR識別處理，以獲得電能表讀數(shù)。
[0010]具體地，在所述方法中，所述CMOS圖像傳感器為Omnivis1n公司的0V7640傳感器。
[0011]具體地，在所述方法中，所述區(qū)域劃分子設(shè)備、所述黑色通道獲取子設(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)備分別采用不同的FPGA芯片來實現(xiàn)。
[0012]具體地，在所述方法中，所述區(qū)域劃分子設(shè)備、所述黑色通道獲取子設(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)備被集成在一塊電路板上。
[0013]具體地，在所述方法中，所述區(qū)域劃分子設(shè)備、所述黑色通道獲取子設(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)備被集成在一塊FPGA芯片中。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提供了一種基于CMOS圖像采集的電能表自動抄表平臺，所述平臺包括數(shù)字信號處理器、IXD顯示屏、F