[发明专利]一种实时跟踪的对开式刀闸状态的检测方法

说明书

本发明提出一种实时跟踪的对开式刀闸状态的检测方法，包括：采集对开式刀闸的实时监控视频，获取视频的每帧图像并建立该型号刀闸臂的边界线模型并保存为模型文件；获取视频的第一帧图像，对其中的刀闸进行定位并提取跟踪特征点；根据上述定位的结果进行检测，计算左刀闸臂和右刀闸臂之间的初始夹角；对下一帧图像中刀闸臂进行跟踪定位，估算系统误差，确定下一帧图像中左刀闸臂和右刀闸臂之间的校正夹角，判断下一帧图像中刀闸的实时状态，直至检测到刀闸停止运动，验证视频中刀闸运动的最终状态；本发明解决了对开式刀闸状态的实时检测精度低的问题。

技术领域

本发明涉及图像识别技术领域，特别涉及一种实时跟踪的对开式刀闸状态 的检测方法。

背景技术

刀闸是高压开关电器中使用次数非常频繁的一种电器，在电路中起隔离作 用。在实际应用中，由于刀闸的长期运转，会出现刀闸闭合或打开不到位的情 形，该情形会导致刀闸的左右刀闸臂之间产生电弧。电弧是一种气体放电现象， 电流通过某些绝缘介质产生的瞬间火花可能，会造成火灾或威胁人身安全；此 外，电弧温度极高，容易把绝缘材料烧毁，造成漏电事件或造成刀闸设备损坏； 因此，刀闸的闭合状态需要准确的检测。

检测对开式刀闸的实时状态，实践中主要需要依靠人工观测；在现有技术 中，也通过计算左右刀闸臂之间的角度判断刀闸的状态。目前计算左右刀闸臂 之间的角度，国内外出现了许多计算方案，一种是对电路内部进行改动，增加 传感器或者信号灯；一种是基于数字图像处理的方法，通过监控图像对刀闸的 开关状态进行判断，在基于数字图像处理的方法中，由于背景复杂，左刀闸臂 和右刀闸臂之间的角度计算精度较低且计算速度慢，不能满足实际需求。

发明内容

为了解决现有技术中刀闸状态实时检测精度较低的问题，本发明提出一种 实时跟踪的对开式刀闸状态的检测方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种实时跟踪的对开式刀闸状态的检测方法，包括：采集对开式刀闸的实 时监控视频，获取视频的每帧图像并根据任一帧图像建立该型号刀闸臂的边界 线模型并保存为模型文件，且根据模型文件计算刀闸臂的左中点、右中点、中 点和中线；

获取视频的第一帧图像并对其中的刀闸进行定位，同时提取第一帧图像中 刀闸臂的利于跟踪的特征点并记录；根据定位结果对第一帧图像中的刀闸进行 边缘检测，确定第一帧图像中最终的左刀闸臂边缘线和右刀闸臂边缘线，进而 计算左刀闸臂和右刀闸臂之间的初始夹角，判断第一帧图像中刀闸的实时状态；

提取前一帧图像的刀闸臂的特征点将其对应在当前帧图像中并获取这些特 征点在当前帧图像中的位置，对当前帧图像中刀闸臂跟踪定位，根据该定位结 果对当前帧图像中的刀闸进行边缘检测，确定当前帧图像中的左刀闸臂边缘线 和右刀闸臂边缘线，进而计算左刀闸臂和右刀闸臂之间的初始夹角；

根据中线估算系统误差，确定当前帧图像中左刀闸臂和右刀闸臂之间的校 正夹角，判断当前帧图像中刀闸的实时状态；

与处理当前帧图像相同的方式依次处理下一帧图像，直至检测到刀闸停止 运动，验证视频中刀闸运动的最终状态。

优选的是，根据该定位结果对第一帧图像中的刀闸进行边缘检测，确定第 一帧图像中的左刀闸臂边缘线和右刀闸臂边缘线的具体方式为：

根据定位结果对第一帧图像进行边缘检测，获取边缘线集合；将模型文件 刀闸臂的左中点、右中点和中线直接对应到第一帧图像中，计算第一帧图像中 刀闸臂的左中点和右中点到边缘线集合中的每条边缘线的距离，将不在阈值范 围内的距离所对应的边缘线剔除，获取更新边缘线集合；

利用中线将更新边缘线集合左右区分，分别获取左刀闸臂边缘线集合和右 刀闸臂边缘线集合并进行对称配对，确定第一帧图像最终的左刀闸臂边缘线和 右刀闸臂边缘线。