一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识方法及装置与流程

本发明涉及电力设备保护技术领域，尤其涉及一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识方法及装置。

背景技术：

在电力系统中，保护压板是保护装置联系外部接线的桥梁和纽带,关系到动作出口能否正常发挥作用。当现场运行方式发生变化时,有些保护压板也要作相应的切换,而由于保护压板的名称、作用不统一，投退状态逻辑关联复杂，人工监测压板状态容易产生视觉疲劳、记忆错觉等现象，容易造成保护压板操作错误。为避免由于误投或漏投压板造成保护误动或拒动等人为误操作事故发生，需要对保护压板的投退状态进行识别。而目前保护压板的投退状态的识别基本还是以单片机配合电子电路进行判断，而该方法局限于当时状态的表醒，识别方式单一且人工校核量大。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识方法及装置，解决了目前保护压板的投退状态的识别基本还是以单片机配合电子电路进行判断，识别方式单一且人工校核量大的技术问题。

本发明实施例提供的一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识方法，包括：

获取保护压板的连接式开关的图像，并根据图像中连接式开关的位置对图像进行切割，获得识别关键图，识别关键图包括一个完整的连接式开关；

将识别关键图转化为二值图像，并获取二值图像的二值矩阵；

将二值矩阵转化为块矩阵，块矩阵中的元素由二值矩阵中的矩阵块的二值之和构成，矩阵块的行数和列数固定；

采用递归搜索算法搜索块矩阵中首列到末列的通路，当计算获得至少一条通路时，识别连接式开关为分离状态，否则，识别连接式开关为投入状态，通路由块矩阵中的元素连接构成且通路上的元素的值为0。

优选地，根据图像中连接式开关的位置对图像进行切割，获得识别关键图包括：

以图像中的连接式开关的上接柱的圆中心点为起始行，以连接式开关的下接柱的圆中心点为结束行，以上接柱的圆中心点向左预置宽度为起始列，以下接柱的圆中心点向右预置宽度为结束列，对图像进行切割，获得识别关键图。

优选地，将二值矩阵转化为块矩阵包括：

将二值矩阵a转化为块矩阵b；

其中，

其中，p＝m–(n-1)，q＝n–(n-1)，

优选地，采用递归搜索算法搜索块矩阵中首列到末列的通路包括：

采用递归搜索算法按从左向右、从上到下、从下到上及从右到左的次序，递归搜索块矩阵b中从bx0＝0到byq-1＝0的通路。

本发明实施例提供的一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识装置，包括：

切割模块，用于获取保护压板的连接式开关的图像，并根据图像中连接式开关的位置对图像进行切割，获得识别关键图，识别关键图包括一个完整的连接式开关；

获取模块，用于将识别关键图转化为二值图像，并获取二值图像的二值矩阵；

转化模块，用于将二值矩阵转化为块矩阵，块矩阵中的元素由二值矩阵中的矩阵块的二值之和构成，矩阵块的行数和列数固定；

搜索模块，用于采用递归搜索算法搜索块矩阵中首列到末列的通路，当计算获得至少一条通路时，识别连接式开关为分离状态，否则，识别连接式开关为投入状态，通路由块矩阵中的元素连接构成且通路上的元素的值为0。

优选地，切割模块包括：

切割子模块，用于以图像中的连接式开关的上接柱的圆中心点为起始行，以连接式开关的下接柱的圆中心点为结束行，以上接柱的圆中心点向左预置宽度为起始列，以下接柱的圆中心点向右预置宽度为结束列，对图像进行切割，获得识别关键图。

优选地，转化模块包括：

转化子模块，用于将二值矩阵a转化为块矩阵b；

其中，

其中，p＝m–(n-1)，q＝n–(n-1)，

优选地，搜索模块包括：

搜索子模块，用于采用递归搜索算法按从左向右、从上到下、从下到上及从右到左的次序，递归搜索块矩阵b中从bx0＝0到byq-1＝0的通路。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

通过根据保护压板的连接式开关的形状特点，将捕捉到的保护压板的图像切割并转化为像素点为1或0的二值图像，并通过将二值图像进一步转化成为可以进行算法处理的二值矩阵(二值矩阵中的元素为1或0)，最后根据保护压板的连接式开关在投入时刀闸与两端的连接柱连接，中间无空白通路以及在退出时刀闸与其中一端的连接柱分开，中间存在空白通路的特性，采用递归搜索算法搜索由二值矩阵转换得到的块矩阵中首列到末列的通路，从而间接获得保护压板的连接式开关的投退状态。本发明实施例中针对连接式开关保护压板的形状特性进行算法分析，能够准确识别保护压板的连接式开关的投退状态，并且只需要获得保护压板的连接式开关的图像即可自动进行算法运算，减轻了人工劳动强度，有利于及时检测发现保护压板的不当操作，防止误投退、漏投退事故的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识方法的流程示意图。

图2为本发明实施例提供的保护压板的连接式开关的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识方法及装置，用于解决目前保护压板的投退状态的识别基本还是以单片机配合电子电路进行判断，识别方式单一且人工校核量大的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，该图为本发明实施例提供的一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识方法的流程示意图。

本发明实施例提供的一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识方法，包括：

s101、获取保护压板的连接式开关的图像，并根据图像中连接式开关的位置对图像进行切割，获得识别关键图，识别关键图包括一个完整的连接式开关；

首先，可以通过固定的摄像头或相机或巡检人员手持的手机进行对保护压板的连接式开关进行拍摄，获得保护压板的连接式开关的图像。

由于基于图像识别的保护压板状态辨识容易存在诸多问题，如图像采集的质量容易受到光线强弱、照射角度、反射、物体影子等因素的影响，并且由于空间的限制，摄像镜头可能离保护压板较近，采集到的保护压板的开关的形状可能是俯视，从而使得镜头跟物体远近不同而导致相同长度物体的在图像中比例不一致。因此需要根据图像中连接式开关的位置对图像进行切割，获得识别关键图，识别关键图包括一个完整的连接式开关，即获取得到的保护压板的图像被划分为上下几个区块，每个区块包含了一个连接式开关，并且本方法中对每个区块进行独立处理，以减弱由图像的采集质量对图像识别所造成的影响。

具体的，根据连接式开关的形状特点，以图像中的连接式开关的上接柱的圆中心点为起始行，以连接式开关的下接柱的圆中心点为结束行，以上接柱的圆中心点向左预置宽度为起始列，以下接柱的圆中心点向右预置宽度为结束列，对图像进行切割，获得识别关键图。

s102、将识别关键图转化为二值图像，并获取二值图像的二值矩阵；

s103、将二值矩阵转化为块矩阵，块矩阵中的元素由二值矩阵中的矩阵块的二值之和构成，矩阵块的行数和列数固定；

由于，在人眼对物体的识别中，“实”、“空”是最大的隔离体，在“实”、“空”的附近，就是目标之所在。图像中的“实”或“空”同样与目标图像的特征息息相关。通过“实”、“空”的分布情况，可以实现快速抽取或分割目标图像。请参阅图2，该图为本发明实施例提供的保护压板的连接式开关的结构示意图。以连接式开关为例，当连接式开关投入时，连接式开关的刀闸与上下两端的连接柱均连接于一起，两端的连接柱之间为刀闸，即为“实”。当连接式开关退出时，即连接式开关的刀闸只与其中一端的连接柱连接，两端的连接柱之间为空白状态，即为“空”。因此，在对连接式开关进行投退状态处理判断时，只需要辨识连接式开关两端的连接柱之间的状态是为“实”还是为“空”，即可辨识得连接式开关的投退状态。此外，二值图像中所有的像素只能从0和1这两个值中取，二值图像可以用一个由0和1组成的二维矩阵表示。这两个可取的值可以分别对应于连接式开关的退出和投入，退出表征该像素处于背景，而投入表征该像素处于前景。以这种方式来操作图像可以更容易识别出图像的结构特征，即利用连接式开关的像素与保护压板的背景像素的不同来进行连接式开关的投退状态的辨识。

具体的，设一个m×n(m为行数、n为列数)矩阵a：

从矩阵a的i行j列起，向右n列、向下n行取n×n个元素：

i开始的表达式为行下标，j开始的表达式为列下标，组成一个方阵kij＝(kxy)n×n。

对每一行求和：

把每行的结果累加求和：

当|kij|＝0时，表明矩阵a的以i行j列为起点的n×n方阵的元素全为0。

令bij＝|kij|，计算出所有的bij值，

其中，p＝m–(n-1)，q＝n–(n-1)。

则矩阵b就是由矩阵a生成的一个块矩阵，块大小为n×n。

根据矩阵b的构造，除b00的值外，在实际计算bij的值时，都是由前一个相邻的值推导出，即：

bi+1j是由bij减去kij第一行元素之和再加将上ki+1j最后一行元素之和。

bij+1是由bij减去kij第一列元素之和再加将上kij+1最后一列元素之和。

s104、采用递归搜索算法搜索块矩阵中首列到末列的通路，当计算获得至少一条通路时，识别连接式开关为分离状态，否则，识别连接式开关为投入状态，通路由块矩阵中的元素连接构成且通路上的元素的值为0。

在矩阵b中，按从左向右、从上到下、从下到上、从右到左的次序，递归搜索从bx0＝0到byq-1＝0的通路(即首列到末列之间的通路)。当找到至少一条从bx0＝0到byq-1＝0的通路时，表明连接柱的图像间存在至少n点宽度的空白，识别连接式开关为分离状态，否则，识别连接式开关为投入状态。

具体的，采用递归搜索算法的具体实现步骤如下：

1、初始化块矩阵b图像。

a、以上连接柱中心垂直向图像顶部画一根非0值阻隔线。

b、以下连接柱中心垂直向图像底部画一根非0值阻隔线。

(目的是阻止进行递归搜索时从连接柱外部两侧寻找通道)

2、从左上角(第0行0列)开始，依次从每一行的第0列开始搜索。

3、递归搜索：

a、若当像素的值为非零值，返回“找不到通道”。

b、若当像素的值为零则：

(1)标记非零值。

(2)若当前列为最后一列，搜索结束，返回“找到一条通道”。

(3)向右搜索：从当前点的向右一个点(同一行、列坐标+1)搜索，执行步骤3；若结果为“找到一条通道”，搜索结束，返回结果。

(4)向下搜索：若当前行不是最后一行，从当前点的向下一个点(同一列、行坐标+1)搜索，执行步骤3；若结果为“找到一条通道”，搜索结束，返回结果。

(5)向上搜索：若当前行不为0，从当前点的向上一个点(同一列、行坐标-1)搜索，执行步骤3；若结果为“找到一条通道”，搜索结束，返回结果。

(6)向左搜索：若当前列不为0，从当前点的向左一个点(同一行、列坐标-1)搜索，执行步骤3；若结果为“找到一条通道”，搜索结束，返回结果。

(7)返回“找不到通道”。

4、若步骤3返回“找到一条通道”，搜索结束，返回结果。

5、若当前行为最后一行，搜素结束，返回“找不到通道”；否则，从当前行的下一行第0列搜索，执行步骤3。

需要说明的是，进行向上搜索、向左搜索的原因是，连接柱向右上半开以及其投影阻挡等等原因，致使“通道”边缘不是平滑，需要向上、向左拐弯。简单举例说明，当需要用一根绳子从左穿到右时，首先用绳头从左向右穿，若能穿过就继续，不行就向下穿，再不行就向上穿，又不行就向左穿。每穿过一点，就按先向右、再向下、又再向上、最后向下的优先次序继续穿。若能穿到最右一列，说明成功找到一条空白的可通过的路径。

本发明实施例中通过根据保护压板的连接式开关的形状特点，将捕捉到的保护压板的图像切割并转化为像素点为1或0的二值图像，并通过将二值图像进一步转化成为可以进行算法处理的二值矩阵(二值矩阵中的元素为1或0)，最后根据保护压板的连接式开关在投入时刀闸与两端的连接柱连接，中间无空白通路以及在退出时刀闸与其中一端的连接柱分开，中间存在空白通路的特性，采用递归搜索算法搜索由二值矩阵转换得到的块矩阵中首列到末列的通路，从而间接获得保护压板的连接式开关的投退状态。本发明实施例中针对连接式开关保护压板的形状特性进行算法分析，能够准确识别保护压板的连接式开关的投退状态，并且只需要获得保护压板的连接式开关的图像即可自动进行算法运算，减轻了人工劳动强度，有利于及时检测发现保护压板的不当操作，防止误投退、漏投退事故的发生。

以上为对本发明实施例提供的一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识方法进行的详细描述，以下将对本发明实施例提供的一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识装置进行详细的描述。

请参阅图3，该图为本发明实施例提供的一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识装置的结构示意图。

本发明实施例提供的一种保护压板的连接式开关的投退状态的辨识装置，包括：

切割模块201，用于获取保护压板的连接式开关的图像，并根据图像中连接式开关的位置对图像进行切割，获得识别关键图，识别关键图包括一个完整的连接式开关；

获取模块202，用于将识别关键图转化为二值图像，并获取二值图像的二值矩阵；

转化模块203，用于将二值矩阵转化为块矩阵，块矩阵中的元素由二值矩阵中的矩阵块的二值之和构成，矩阵块的行数和列数固定；

搜索模块204，用于采用递归搜索算法搜索块矩阵中首列到末列的通路，当计算获得至少一条通路时，识别连接式开关为分离状态，否则，识别连接式开关为投入状态，通路由块矩阵中的元素连接构成且通路上的元素的值为0。

进一步地，切割模块201包括：

切割子模块2011，用于以图像中的连接式开关的上接柱的圆中心点为起始行，以连接式开关的下接柱的圆中心点为结束行，以上接柱的圆中心点向左预置宽度为起始列，以下接柱的圆中心点向右预置宽度为结束列，对图像进行切割，获得识别关键图。

进一步地，转化模块203包括：

转化子模块2031，用于将二值矩阵a转化为块矩阵b；

其中，

其中，p＝m–(n-1)，q＝n–(n-1)，

进一步地，搜索模块204包括：

搜索子模块2041，用于采用递归搜索算法按从左向右、从上到下、从下到上及从右到左的次序，递归搜索块矩阵b中从bx0＝0到byq-1＝0的通路。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。