开关状态识别系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及远程数字视频监控和图像识别【技术领域】，一种开关状态识别系统，包括图像采集模块、通信模块、图像预处理模块，图像特征处理识别模块和模板匹配模块，本发明选取欧氏距离作为分类器。欧氏距离的识别率最高,说明它能有效的分类开关状态特征,适用于扭动式开关特征分类算法,而且它的平均分类时间最短的,满足算法实时性要求。本发明本系统从获取的所有原始样本库中,通过训练样本库建立模块自动获得训练样本库，使得整个训练样本集的数量大小适中,既能有效的识别开关状态,又不至于影响到系统的速度。
【专利说明】开关状态识别系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及远程数字视频监控和图像识别【技术领域】，具体涉及一种开关状态识别 系统。
【背景技术】
[0002] 在电力调度过程中主要依据断路器辅助结点判断开关的状态和位置。但是，由于 腐蚀、磨损、老化等原因，致使辅助开关切换不到位，有时不能正确判断开关的真实位置，为 指挥调度提供了错误信息。此时需要人工去现场进行实地的观测，而且排出故障一般需要 较长的时间，给电网供电带来不安全因素，甚至需停电检修。
[0003] 远程数字视频监控与图像识别系统就是将远程数字视频监控和图像识别技术结 合起来，首先通过摄像头、解码器以及视频服务器等设备，将采集到的数字视频信号通过传 输通道以视频流的方式实时传回监控中心，在监控中心对现场进行远程视频监视，从视频 流中截取监视目标图片，通过相应的图像预处理技术对数字视频图像进行分析、处理和识 另Ij。因此应用远程视频监控和图像识别技术，能够实现对电力高压断路器开关的状态的自 动识别和故障告警。该项技术为保证电力企业生产安全以及快速诊断故障提供了一种新的 直观而准确的手段。
[0004] 但是传统的开关大多通过颜色识别或者通过文字识别，例如，对显示"0N"或者 "OFF"的字体的辨认等，对于一些跳转开关等的辨识，则无法准确的识别，导致系统的运用 范围较为局限。
【发明内容】
[0005] 解决上述技术问题，本发明提供了一种开关状态识别系统，适用于跳转开关的状 态识别，识别效果好，准确度高。
[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种开关状态识别系统，包括图 像采集模块、通信模块、图像预处理模块，图像特征处理识别模块和模板匹配模块，所述图 像采集模块和通信模块设置在电机机房，所述通信模块与图像采集模块电信连接，所述图 像预处理模块、图像特征识别模块和模板匹配模块均设置在监控中心，且图像预处理模块 通过通信模块与图像采集模块进行数据交互，
[0007] 所述图像采集模块对开关柜上圆盘旋转型开关状态实时采集，
[0008] 所述通信模块将图像采集模块采集到的实时图像数据传输给图像预处理模块，
[0009] 所述图像预处理模块接收通信模块传送的实时图像数据，并对该图像数据进行图 像灰度化、图像平滑、图像锐化和图像二值化处理后得到预处理图像，
[0010] 所述图像特征识别模块与图像预处理模块连接，提取预处理图像并判别出当前圆 盘旋转型开关状态特征，
[0011] 所述模板匹配模块待测开关状态特征与给定的样本库中的开关状态图像进行匹 配，通过相似性度量计算得到相似性度量值，得到当前圆盘旋转开关的状态结论。
[0012] 进一步的，所述模板匹配模块采用欧式距离计算方法，计算待识别的开关样本X 与第…类样本库中的样本尤以^^^…^^的距离山其中叉^^为第义类样本库中的 第q个样本，其计算公式如下：
【权利要求】
1. 一种开关状态识别系统，其特征在于：包括图像采集模块、通信模块、图像预处理模 块，图像特征处理识别模块和模板匹配模块，所述图像采集模块和通信模块设置在电机机 房，所述通信模块与图像采集模块电信连接，所述图像预处理模块、图像特征识别模块和模 板匹配模块均设置在监控中心，且图像预处理模块通过通信模块与图像采集模块进行数据 交互， 所述图像采集模块对开关柜上圆盘旋转型开关状态实时采集， 所述通信模块将图像采集模块采集到的实时图像数据传输给图像预处理模块， 所述图像预处理模块接收通信模块传送的实时图像数据，并对该图像数据进行图像灰 度化、图像平滑、图像锐化和图像二值化处理后得到预处理图像， 所述图像特征识别模块与图像预处理模块连接，提取预处理图像并判别出当前圆盘旋 转型开关状态特征， 所述模板匹配模块待测开关状态特征与给定的样本库中的开关状态图像进行匹配，通 过相似性度量计算得到相似性度量值，得到当前圆盘旋转开关的状态结论。
2. 根据权利要求1所述的一种开关状态识别系统，其特征在于：所述模板匹配 模块采用欧式距离计算方法，计算待识别的开关样本X与第％类样本库中的样本 Xf = U…，M)的距离山其中Xf为第《 i类样本库中的第q个样本，其计算公式如 下：
再比较待识别的开关样本X和第所有类样本库种的每一个样本的距离，并进行以下判 定： d (X，X7)<d W = IUpp = IUj)② 若满足②式的较待识别的开关样本X，则判定为X e 即待识别的开关样本X状态 为第《 i类样本库的开关状态，否则判定为I e q
3. 根据权利要求1所述的一种开关状态识别系统，其特征在于：所述模板匹配模块中 还包括训练样本库建立模块，该模块通过设计原始样本库、冗余样本库和训练样本库，对原 始样本库的每一个样本进行训练，并对训练结果进行分类，并分别放入冗余样本库或训练 样本库，从而自动获得训练样本库。这种方式使得训练样本集的数量大小适中，既能有效 的区分跳转开关状态，又不至于影响到系统的速度。
4. 根据权利要求1所述的一种开关状态识别系统，其特征在于：所述图像预处理模块 包括转换为灰度图单元和图像去噪单元。所述转化为灰度图单元将采集到的彩色开关图像 转化为灰度图像，所述图像去噪单元对灰度图像进行中值滤波，将灰度中存在的噪音点去 除，避免了噪声点对图像识别带来的干扰。
5. 根据权利要求1所述的一种开关状态识别系统，其特征在于：所述图像特征识别模 块包括图像平滑单元、图像锐化单元、图像二值化单元和特征识别单元，所述图像平滑单元 对图像进行平滑处理使得图像显示效果更加清洗，开关与背景区分效果更加明显，所述图 像二值化单元将灰度图进行二值化，开关与背景进一步分离。
【文档编号】G06K9/54GK104331710SQ201410668236
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】唐凯, 郑佳春, 游淑民, 梁忠伟, 庄伟 , 陈微敏, 赵冰 申请人:集美大学, 厦门立林高压电气有限公司