变电站巡检机器人中的指针式仪表读数识别系统设计与实现

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指针式仪表因结构设计简单、维护方便、防电磁干扰、经久耐用等优点,广泛应用在电力设备监控、电力开关气体压力监测等方面。随着变电站对于设备运行故障快速判断的需要,以往的人工巡检、抄表、记录模式已经不能适应变电站对于管理及生产效率的要求,仪表的示值自动计数技术直接关系到变电站自动化与信息化的发展进程。仪表示值的自动识别技术是实现变电站内设备运行状态参数信息提取、融合、挖掘并为生产管理提供参考指导的前提。目前指针式仪表多采用基于机器视觉的自动识别原理,其关键技术主要有表盘回转中心的定位、指针中心线的提取、多指针表盘的自动识别以及表盘图像光照变化的自适应。当前这些技术在国内外已经取得了一定的进展,但不够深入及成熟,为了促进变电站向自动化、信息化方向发展,本文以变电站自动化改造的子项目为应用背景,以变电站内广泛使用的指针式仪表为识别对象,对比常用的仪表图像识别算法,设计出一套可行性强的指针式仪表识别方案,主要研究内容如下:一、根据仪表的精度等级、仪表图像采集环境,选择图像采集的硬件设备获取质量较好的目标初始图像。运用数字图像处理技术对指针式初始仪表图像进行预处理,通过中值滤波,图像增强等手段去除原始仪表图像中的噪声干扰,突出表盘信息。使用大律法选取最优阈值对图像进行了二值化处理并通过形态学相关算法处理仪表图像特征信息、。二、消除噪声后的指针图像会有一定角度的倾斜,倾斜的图像会影响后期对图像指针特征值提取和指针示数的判读,所以必须对图像进行倾斜校正使其符合识别要求。本文提出了一种基于投影的方法检测图像的倾斜角度。三、结合实际需要提出表盘提取算法。在所有现存系统中,几乎均以纯表盘图像作为识别起点,而实际获取的这些图像所包含的背景往往较为复杂。采取边缘检测算法先对仪表图像的边缘进行检测,之后则对圆形表盘使用Hough变换圆检测提取表盘信息。四、调整与改进指针特征值提取算法。指针仪表在类型上较为多样化,这就使得指针与表盘环境也具有多样性的特点,自动识别系统在应对各种情况时应能均可正确提取其中的特征,本文采用骨架提取代替边缘特征,解决了识别系统的移植性问题。五、规范了指针读数计算方法。提出了一种新的基于传统角度法和距离法的更精确的读数方法,除了能保证距离法的精度之外,还可以把距离法中的参数实现角度转换,并能减少人工参与程度,使得自动读数的精度得到提升。六、借助实验来对本文提出的指针式仪表读数识别方法进行验证,得出本文所提出的识别方法可满足实际需要这个研究结论,具有相应的研究意义。
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