[发明专利]基于特征拟合的变电站仪表设备巡检的视觉检测方法

权利要求书

1.一种基于特征拟合的变电站仪表设备巡检的视觉检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.采集变电站巡检仪表图像，并将图像转换成灰度图像G；

步骤2.对图像G进行预处理，去除噪声点，生成图像G1；

步骤3.利用边缘算子提取G1的边缘信息，生成图像G2；

步骤4.采用Hough算法分析图像G2中圆形目标，计算出仪表中心C；

步骤5.围绕仪表中心C，对仪表指针所在的环形区域进行投影映射，生成图像G3；其中，环形区域选择在半径为(r1，r2)区域，r2的长度为指针针尖T到仪表中心C的距离；r1长度为r2的1/3到2/3之间；

G3的大小为(nW,nH)的矩形，其中，nW＝2πr₂,nH＝r₂-r₁,此时，矩形上任一点P(x,y)可以映射到仪表上的点P＇(x＇,y＇),

x'＝(r₁+y)×cos(x/r₂) (1)

y'＝(r₁+y)×sin(x/r₂) (2)

此时，P'距离中心点的距离为r₁+y,对应弧度为x/r₂；

步骤6.在图像G3中，计算符合指针边缘特征的统计信息值；其中，指针边缘特征包括指针的左边线和右边线；该特征在投影视图像G3中，用特征三元组(α,β,d)来描述，统计信息值F由以下公式表示:

F＝f((α,β,d)，x)； (3)

该公式表示为以位置x处的垂线为基准，左侧边线倾角为α，右侧边线倾角为β，且两侧边线在底部离垂线间距均为d/2；此时，G3中所包含的边缘点数即为统计信息值；具体计算过程如下：

步骤6.1：确定α和β搜索范围：仪表指针夹角为θ，则α和β搜索的范围为(θ/2-2，θ/2+2)；

步骤6.2：左侧边缘信息统计S_L：以G3图像底部为基准，当左侧倾角为(θ/2-2，θ/2+2)时，以0.2°间隔计算G3图像在水平方向的投影值S_L(α,x)；

步骤6.3：右侧边缘信息统计S_R：以G3图像底部为基准，当右侧倾角为(θ/2-2，θ/2+2)时，以0.2°间隔计算G3图像在水平方向的投影值S_R(β,x)；

步骤7：依据步骤6得到的统计信息值，计算指针的两条边线，并计算边线交点T；

步骤8：针对图像G1，围绕仪表中心C，对仪表刻度所在的环形区域进行投影映射，生成图像G4；

步骤9：对图像G4进行二值化处理，并通过区域标记算法定位每个刻度的中心区域，确定每个刻度坐标，并映射回原始图像G1空间；

步骤10：在图像G1坐标空间中，过圆心C点，计算指针针尖T与邻近2个刻度之间夹角，并通过线性插值计算指针所指的刻度值。

2.如权利要求1所述的基于特征拟合的变电站仪表设备巡检的视觉检测方法，其特征在于，在所述步骤1中，进一步包括以下步骤：

步骤1.1：通过工业相机拍摄目标图像：

步骤1.2：对目标图像中的每一个像素点处理并将其转换成灰度图像G，转换公式为：Gray＝R×0.3+G×0.59+B×0.11；其中，R、G、B为一个像素点的值的基色分量。

3.如权利要求1所述的基于特征拟合的变电站仪表设备巡检的视觉检测方法，其特征在于，在所述步骤2中，通过中值滤波方法除去灰度图像G的噪声点，生成图像G1；进一步包括以下步骤：

步骤2.1：选定5×5的邻域，将邻域内的像素按灰度等级进行排序，确定其中值；

步骤2.2：将确定的中值赋予滤波后图像中的相应像素点，所述的相应像素点为进行中值滤波的那个像素点。

4.如权利要求1所述的基于特征拟合的变电站仪表设备巡检的视觉检测方法，其特征在于，在所述步骤3中，采用Canny或Sobel算子提取边缘信息，该边缘信息用于定位仪表中心和指针位置。