[发明专利]一种基于机器视觉的高压断路器分合闸速度特性测量方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的高压断路器分合闸速度特性测量方法，其特征在于：在高压断路器动作的同时，采用高速相机对设置在其运动部件表面的颜色标记进行拍摄，通过对视频进行图像处理、颜色识别以及相机标定，确定视频每一帧图像中参考点的位置坐标，记录其运动轨迹，进而进行分、合闸速度计算；具体包括以下步骤：

(1)设定采样频率，计算参考标记圆心实际距离；

(2)读取视频，检测视频长度length,将视频的每一帧保存为图片；

(3)赋值图片计数器k＝1；

(4)判断图片计数器k是否大于length，若逻辑结果为“1”，则到步骤(8)，否则到步骤(5)；

(5)对每一帧图像进行图像处理，以得到背景干扰较小的图片；

(6)颜色识别、相机标定；所述的颜色标记采用三种不同的颜色，其中两个标记于固定位置设置，用于相机标定和坐标系确定，另外一个标记作为运动参考点，设置在高压断路器运动部位表面；作为运动参考点的颜色标记通过粘贴或涂抹的方式设置在高压断路器运动部位表面；

(7)图片计数器k加1，重复步骤(4)；

(8)通过判断参考点坐标值，进行分、合闸速度计算。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的高压断路器分合闸速度特性测量方法，其特征在于：所述的图像处理包括色阶调整、中值滤波、颜色空间转换和HSV条件判别，其中，色阶调整通过调节每一帧图像的直方图，改变图像的色彩丰满度和精细度，以便更好地区分各颜色标记与背景；中值滤波将图像中每一像素点的灰度值设置为该点邻域窗口内所有像素点灰度值的中值，消除孤立噪点，从而有效抑制背景噪声对颜色标记识别的干扰；颜色空间转换为RGB颜色空间与HSV颜色空间之间的相互转换；HSV条件判断通过设置HSV条件阈值，将不符合要求像素点的HSV值置为0，以便与符合条件的像素点进行区分。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的高压断路器分合闸速度特性测量方法，其特征在于：所述的颜色识别包括像素点统计和参考点坐标计算；其中，像素点统计指通过判断图片每个像素点所包含的RGB颜色信息，统计参考标记所占据的像素点个数；参考点坐标计算通过统计到的像素点的分布密度，计算出参考标记的圆心位置坐标，作为运动的参考点。

4.根据权利要求1或2所述的基于机器视觉的高压断路器分合闸速度特性测量方法，其特征在于：所述的颜色识别的具体步骤为：

(1)对图片的RGB值进行条件判断，保存所有符合条件的像素点的坐标；

(2)参考标记的圆心位置坐标；

(3)判断图片计数器k是否等于1，若是则进行步骤(4)，若否则进行步骤(6)；

(4)保存参考标记的初始位置坐标，进行相机标定；

(5)判断图片计数器k是否等于采集的视频长度length，若是则进行步骤(6)，若否结束；

(6)保存参考标记的稳定位置坐标，结束。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的高压断路器分合闸速度特性测量方法，其特征在于：所述的相机标定，即计算参考标记的实际距离与图片中像素点个数对应的比例，固定位置标记设置完成后，分别测量其两个圆心之间的像素个数，与参考标记圆心坐标进行除法运算，即可得到每个像素点代表的实际距离。

6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的高压断路器分合闸速度特性测量方法，其特征在于：所述的分、合闸速度计算主要包括实际行程计算、运动时间确定和运动速度计算；其中，实际行程计算通过计算相机标定步骤确定的比例与参考点从开始位置运动到结束位置所走过的像素点个数的乘积完成；运动时间的确定通过计算相机采样率与参考点从开始位置运动到结束位置之间的图片张数的乘积完成；运动速度计算则为实际行程与运动时间的商。

7.根据权利要求1所述的基于机器视觉的高压断路器分合闸速度特性测量方法，其特征在于：所述的分、合闸速度计算包括以下：

当计算直线运动时的分、合闸速度算法：

(1)比较参考点的初始位置坐标与稳定位置坐标，若初始位置坐标行值大于稳定位置坐标行值，则高压断路器进行了合闸动作，反之，高压断路器进行了分闸动作；

(2)查询合闸或分闸运动所对应的起始图片编号和结束图片序号；

(3)计算合闸或分闸运动行程；

(4)计算合闸或分闸过程的实际运动行程和实际运动时间；

(5)计算此次合闸或分闸速度；

(6)绘制速度特性曲线，保存计算结果，结束；

当计算转动时的分、合闸速度算法：

(1)查询开始时刻图片编号B，以及结束时刻图片编号E；

(2)令图片计数器K＝B+1；

(3)判断图片计数器K的值是否大于E，若不大于则到步骤(4)，否则到步骤(6)；

(4)计算第K张图片和第K-1张图片中，运动参考点之间的角位移；

(5)图片计数器的值加1，重复步骤(3)；

(6)计算参考点实际运动轨迹和实际运动时间；

(7)计算分、合闸运动速度，结束。