本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力巡檢機(jī)器人的油浸電力變壓器液位檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

在電力系統(tǒng)中，液位計(jì)表有著廣泛的應(yīng)用。在變電站，需要對(duì)液位計(jì)指針進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以防止一些參數(shù)超標(biāo)而發(fā)生意外。目前的巡檢方法主要是人工巡檢。人工巡檢讀數(shù)的效率低，誤差大，危險(xiǎn)性高。因此，需要發(fā)明一種通過巡檢機(jī)器人獲取圖像、利用高效的圖像處理技術(shù)獲取液位計(jì)指針位置的方法，以提高效率，確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

在變電站中充液設(shè)備液位指示的多少表明儲(chǔ)液柜液面的高低，現(xiàn)今大多數(shù)液位計(jì)通過顏色來判斷液位計(jì)位置，遇到顏色脫落，反光的情況或者沒有顏色的液位器并沒有提出有效的自動(dòng)檢測(cè)方案。

在專利105608703a關(guān)于變電站智能巡檢機(jī)器人的電流互感器液位檢測(cè)方法，其核心步驟有兩個(gè)，一是通過人工判斷表計(jì)范圍，扣取整個(gè)表計(jì)。二是通過模板匹配計(jì)算最大相似度求取液位計(jì)當(dāng)前度數(shù)。人工操作固然精確度很高，但是卻讓步驟更加煩瑣。模板匹配計(jì)算相似性，由于液位計(jì)會(huì)隨著時(shí)間和天氣的變化，溫度，環(huán)境發(fā)生一些改變，如果要得到更為精準(zhǔn)的液位高低，需要對(duì)選取的模板定期更新。

針對(duì)上述問題，我們需要重新設(shè)計(jì)一套新的算法，對(duì)光照，顏色脫落，變電站復(fù)雜環(huán)境等噪聲有較高的魯棒性。我們認(rèn)為在人類視覺中一定，所以模擬人類視覺成像特點(diǎn)，如果對(duì)液位計(jì)刻度線進(jìn)行從上到下掃描，一定會(huì)看到第一個(gè)橫向響應(yīng)最大的值，就是液位刻度線。于是我們用橫向gabor對(duì)提取的液位計(jì)圖像做橫向gabor濾波，統(tǒng)計(jì)每一行的響應(yīng)值，一定會(huì)得到某一行開始突變的值，為了避免光照陰影的干擾，我們?cè)O(shè)定閾值，如果峰值超過該閾值，就認(rèn)為是有橫向指針和沒有橫向指針的突變點(diǎn)，該峰值即液位所指刻度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決以上現(xiàn)有技術(shù)的問題。提出了一種對(duì)光照、陰影等干擾具有較強(qiáng)魯棒性，對(duì)預(yù)處理要求不高，對(duì)液位計(jì)位置定位精度具有魯棒性的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種電力巡檢機(jī)器人的油浸電力變壓器液位檢測(cè)方法，其包括以下步驟：

首先設(shè)定液位計(jì)形狀大小的模板，已知模板圖片液位計(jì)位置，對(duì)齊后，就知道拍攝圖片液位計(jì)信息在哪里，就可以提取液位計(jì)圖像了，對(duì)電力巡檢機(jī)器人獲取的液位計(jì)圖像做預(yù)處理轉(zhuǎn)化為灰度圖像；

用模板在獲得的灰度圖像中找到液位計(jì)位置并獲取液位計(jì)圖像，對(duì)獲取的液位計(jì)圖像做矯正，使得液位計(jì)指針?biāo)剑?/p>

再用橫向gabor對(duì)提取的整個(gè)液位計(jì)圖像進(jìn)行g(shù)abor濾波，統(tǒng)計(jì)濾圖像每一行響應(yīng)值大小，得到的響應(yīng)值分布圖，求得第一個(gè)超過閾值的響應(yīng)值所對(duì)應(yīng)的行下標(biāo)，即得到液位計(jì)指針指向位置。

進(jìn)一步的，所述獲取液位計(jì)圖像分為以下具體步驟：

采用模板圖像在獲得的灰度圖像中采用全局搜索，計(jì)算相似度，在液位計(jì)所在整個(gè)圖片搜索，模塊所在每個(gè)地方與該圖像這個(gè)位置對(duì)應(yīng)做差，誤差越小，大多數(shù)相減為0，相似度越大，找到相似度最大的位置，即液位計(jì)所在的位置，提取液位計(jì)圖像。

進(jìn)一步的，所述模板圖像采用90×248像素的圖片，以該圖片中點(diǎn)為中心，對(duì)包含圖像2/3的區(qū)域進(jìn)行全局搜索，計(jì)算每個(gè)位置的誤差度，

i表示橫坐標(biāo)，j表示縱坐標(biāo)；

找到誤差度最小的位置，提取該位置下液位計(jì)圖像信息。

進(jìn)一步的，對(duì)獲取的液位計(jì)圖像位置進(jìn)行矯正，具體步驟如下：

找出液位計(jì)圖像液位顯示直線上的點(diǎn)，當(dāng)每一列第一次由黑變白點(diǎn)，且這一列的下兩點(diǎn)還是白就判定為邊界點(diǎn)，將坐標(biāo)存入一個(gè)二維數(shù)組；

通過最小二乘法擬合出一條直線l；

通過rot＝arctan(l)計(jì)算直線的斜率l；變壓器液位檢測(cè)根據(jù)所得的偏轉(zhuǎn)角度，對(duì)圖像進(jìn)行矯正得到矯正圖像。

進(jìn)一步的，所述gabor濾波；gabor濾波器基函數(shù):統(tǒng)計(jì)濾波圖像每一行的能量值，其中λ和θk分別是正弦波的波長和方向，θk的定義為：

k決定了濾波器的個(gè)數(shù)；σx和σy分別為高斯包絡(luò)在x方向和y方向上的標(biāo)準(zhǔn)差，它們決定了高斯包絡(luò)的空間擴(kuò)展

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下：

本發(fā)明采用對(duì)液位計(jì)所在圖像分塊的方法，統(tǒng)計(jì)每一行的響應(yīng)值，保證了液位計(jì)指針最大可能不被切割，更直觀反應(yīng)突變下降所在位置，使得找到的液位刻度結(jié)果更為可靠和準(zhǔn)確。本發(fā)明利用gabor濾波來計(jì)算液位計(jì)所在位置，對(duì)光照不敏感，同時(shí)與通常的直線檢測(cè)的方式來計(jì)算液位計(jì)位置相比，不會(huì)受到刻度、陰影等短小的直線干擾，對(duì)噪聲具有較強(qiáng)魯棒性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實(shí)施例電力巡檢機(jī)器人的油浸電力變壓器液位檢測(cè)方法的流程圖；

圖2為獲取的液位計(jì)圖像；

圖3為液位計(jì)讀數(shù)信息

圖4為gabor濾波響應(yīng)值分布圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、詳細(xì)地描述。所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

一種電力巡檢機(jī)器人的液位檢測(cè)方法，包括步驟如下：(1)對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理(2)模板匹配獲取液位計(jì)框架信息(3)提取液位計(jì)圖像并矯正處理(4)對(duì)圖像進(jìn)行分塊處理(5)對(duì)分塊圖像進(jìn)行g(shù)abor處理計(jì)算gabor響應(yīng)值(6)從獲取的響應(yīng)值圖像分布圖中找到突變最大的點(diǎn)，計(jì)算液位計(jì)所在位置。

將圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像(圖2)；

用模板為90×248像素的圖片在圖片中點(diǎn)為中心，包含圖像2/3區(qū)域進(jìn)行全局搜索，計(jì)算每個(gè)位置的誤差度。

找到誤差最小的位置，提取該位置下液位計(jì)圖像信息(圖3)

將圖像二值化，使得圖像轉(zhuǎn)換為只包含兩種顏色。(簡要描述二值化采用的方法)

根據(jù)步驟(2-1)找出直線上的點(diǎn)(每一列第一次由黑變白點(diǎn)，且這一列的下兩點(diǎn)還是白就判定為邊界點(diǎn))，將坐標(biāo)存入一個(gè)二維數(shù)組a；

步驟(2-2)通過最小二乘法擬合出一條直線(l)；

步驟(2-3)通過rot＝arctan(l)計(jì)算直線的斜率l。

步驟(2-4)根據(jù)所得的偏轉(zhuǎn)角度，對(duì)圖像進(jìn)行矯正得到矯正圖像b。

對(duì)獲得的圖像進(jìn)行橫向的gabor濾波；gabor濾波器基函數(shù):統(tǒng)計(jì)濾波圖像每一行的能量值；

我們?cè)O(shè)定響應(yīng)峰值是前最大峰值的2倍的時(shí)候，該峰值就是對(duì)應(yīng)液位計(jì)坐在位置。

步驟(3-3)計(jì)算得到響應(yīng)值區(qū)域第一個(gè)超過閾值對(duì)應(yīng)行下標(biāo)的位置在整個(gè)圖片52.5％位置處(圖4)。

事先測(cè)量液位計(jì)的最低位置和最高位置在液位計(jì)2/3和1/10處。所以液位計(jì)是高于最低標(biāo)準(zhǔn)，大于最低標(biāo)準(zhǔn)的安全值。

以上這些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明的記載的內(nèi)容之后，技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。