[发明专利]一种基于图像处理的电能表

说明书

本发明是申请号为2016101781727、申请日为2016年3月25日、发明名称为“一种基于图像处理的电能表的使用方法”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种基于图像处理的电能表。

背景技术

从电能表的技术分析来看，当前电力行业电能计量仪表的主要方案一般都是基于半导体技术而实现精确计量目的。电能表一般均采用了高精度的A/D转换器，将电网的电压、电流信号进行采样和模数转换，然后利用高速微处理器对数字信号进行分析、处理和数据再加工、分拣，从而产生各种计量数据；最后利用各种通讯接口、人机界面实现与各种设备进行对接。

然而，现有技术中的电能表的设计具有一定的局限性，由于电能表通常被放置在公共空间，但并没有搭载辅助功能设备对公共空间的状况进行监控或实现其他功能，电能表只局限于电力线路的参数测量，即使如此，现有技术中的电能表的结构尚具有优化和改造的空间，现有技术中的电能表的检测效率不高，检测精度仍有待提高。

因此，本发明提出一种基于图像处理的电能表，利用现有电能表所占据的电梯间公共空间对电梯间的人物目标进行实时检测，以确定是否存在可疑人物并决定是否触发报警，同时，对现有的电能表的内部结构进行进一步的整合和优化，提高对电力线路参数检测的精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于图像处理的电能表，引入人物出现次数检测设备和人物轨迹分析设备，当人物出现次数小于等于预设次数阈值且接收到轨迹可疑信号时，发出存在嫌疑人报警信号，同时，对电能表的结构进行去冗余化，从而全面提高电能表的工作性能，节省设备所占据的公共空间。

根据本发明的一方面，提供了一种基于图像处理的电能表，包括电能检测设备、人物动作轨迹检测设备、人物出现次数检测设备和主控制器，电能检测设备用于检测工频交流电的电力参数，人物动作轨迹检测设备和人物出现次数检测设备分别用于基于图像处理确定电梯间人物目标的动作轨迹和出现次数，主控制器分别与电能检测设备、人物动作轨迹检测设备和人物出现次数检测设备连接。

更具体地，在所述基于图像处理的电能表中，包括：校准电阻，为一滑动变阻器，电阻值为2MΩ，一个固定端与工频交流电的零线连接，滑动端与第二电阻的一端连接；第二电阻，电阻值为1MΩ，另一端与第一电阻的一端连接，同时，另一端作为采样电压的一测量端输出；第一电阻，电阻值为1.5KΩ，另一端与工频交流电的火线连接；第一电容，电容值为220pf，一端与第二电阻的另一端连接，另一端接地；第三电阻，电阻值为470Ω，一端与工频交流电的火线连接，另一端作为采样电压的另一测量端输出；第二电容，电容值为220pf，一端与第三电阻的另一端连接，另一端接地；第三电容，电容值为0.018uf，一端与第二电阻的另一端连接，另一端与第三电阻的另一端连接；第四电阻，电阻值为0.6mΩ，插入在工频交流电的火线上，即两端都与工频交流电的火线连接；第五电阻，电阻值为470Ω，一端与第四电阻的一端连接，另一端作为采样电流的一测量端输出；第六电阻，电阻值为470Ω，与第四电阻的另一端连接，另一端作为采样电流的另一测量端输出；第四电容，电容值为220pf，一端与第五电阻的另一端连接，另一端接地；第五电容，电容值为220pf，一端与第六电阻的另一端连接，另一端接地；第六电容，电容值为0.018uf，一端与第五电阻的另一端连接，另一端与第六电阻的另一端连接；电容降压电路，与工频交流电的零线和火线连接，用于将工频交流电转变为5V低压直流电，以用作电能检测设备的电源；电能检测设备，包括电压测量电路、电流测量电路和微处理器，电压测量电路与采样电压的两个测量端分别连接以检测并输出工频交流电的实时采样电压，电流测量电路与采样电流的两个测量端分别连接以检测并输出工频交流电的实时采样电流，微处理器分别与电压测量电路和电流测量电路，基于工频交流电的实时采样电压和工频交流电的实时采样电流，确定并输出工频交流电的有功功率和无功功率；隔离设备，位于电能检测设备和AVR32芯片之间，采用光电耦合电路，用于实现模拟电路部分与数字电路部分的隔离，避免相互干扰；AC/DC电源设备，包括变压器降压电路、全桥整流电路、滤波电路和稳压电路，与工频交流电的零线和火线连接，用于将220V的工频交流电转换为5V或3.3V的直流电；ZIGBEE通信接口，与AVR32芯片连接，用于接收并向附近的无线抄表设备发送有功功率和无功功率；串行可擦除串行可擦除存储器AT24C16B，具有1万次擦写循环，与AVR32芯片连接，用于接收工频交流电的有功功率和无功功率；图像采集设备，设置在电能表外框上，拍摄方向朝向电梯间，用于拍摄高清电梯间图像；复杂度检测设备，与图像采集设备连接，用于接收高清电梯间图像，并基于高清电梯间图像计算并输出图像复杂度；灰度转化设备，与图像采集设备连接，用于接收高清电梯间图像，针对高清电梯间图像中的每一个像素点，提取其R、G、B三颜色通道分量，对R、G、B三颜色通道分量赋予不同的权重值以进行加权平均，以获得对应的灰度值，所有像素点的灰度值组成灰度化图像，其中R、G、B三颜色通道分量的权重值分别为0.3、0.59和0.11；图像滤波设备，分别与复杂度检测设备和灰度转化设备连接，用于基于图像复杂度确定选择的滤波策略，当图像复杂度在预设复杂度范围下限以下时，选择高斯滤波策略对灰度化图像进行滤波，当图像复杂度在预设复杂度范围上限以上时，选择均值滤波策略对灰度化图像进行滤波，当图像复杂度在预设复杂度范围以内时，选择中值滤波策略对灰度化图像进行滤波；全局二值化设备，分别与复杂度检测设备和图像滤波设备连接，用于基于图像复杂度确定全局二值化阈值的确定策略，在确定全局二值化阈值之后，使用全局二值化阈值将灰度化图像进行二值化处理，使得处理后的二值化图像的像素值只有0或255这二种选择，其中基于图像复杂度确定全局二值化阈值的确定策略具体包括：当图像复杂度在预设复杂度范围下限以下时，采用双峰法确定全局二值化阈值，当图像复杂度在预设复杂度范围上限以上时，采用最大类间方差法确定全局二值化阈值，当图像复杂度在预设复杂度范围以内时，采用平均值法确定全局二值化阈值；图像校正设备，与全局二值化设备连接以接收二值化图像，用于对二值化图像依次进行旋转校正处理、冗余裁剪处理和图像归一化处理，以获得校正图像；人物识别设备，分别与图像采集设备和图像校正设备连接以接收高清电梯间图像和二值化图像，用于基于预设的基准人物轮廓识别出二值化图像的人物目标，并基于人物目标在二值化图像处的位置从高清电梯间图像处分割出对应的人物目标图像；人物出现次数检测设备，与人物识别设备和串行可擦除存储器AT24C16B连接，接收人物目标图像，将接收到的人物目标图像中的人物目标与串行可擦除存储器AT24C16B内各个已有人物目标图像进行匹配以确定人物目标是否第一次出现，匹配失败则确定为第一次出现，则将人物目标对应的人物目标图像作为新的已有人物目标图像存储到串行可擦除存储器AT24C16B内并标记对应的出现次数为1，匹配成功则确定为不是第一次出现，则将串行可擦除存储器AT24C16B内匹配到的已有人物目标图像对应的出现次数增加1；人物出现次数检测设备还将人物目标对应的已有人物目标图像的出现次数作为人物出现次数输出；人物轨迹分析设备，与人物识别设备连接以接收人物目标图像，用于基于预设的可疑人物动作规范对人物目标图像中的人物目标的动作进行匹配，如果匹配成功则输出轨迹可疑信号，如果匹配失败则输出轨迹正常信号；AVR32芯片，通过隔离电路与电能检测设备连接，用于接收工频交流电的有功功率和无功功率；AVR32芯片还分别与人物出现次数检测设备和人物轨迹分析设备连接，当人物出现次数小于等于预设次数阈值且接收到轨迹可疑信号时，输出存在嫌疑人信号，当人物出现次数大于预设次数阈值或接收到轨迹正常信号时，输出不存在嫌疑人信号。