一种变电站智能巡检机器人的电流互感器油位检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种变电站智能巡检机器人的电流互感器油位检测方法，主要涉及机 器视觉领域。
【背景技术】
[0002] 电流互感器油位检查是变电站的日常巡检任务，检查油位是否正常、有无漏油现 象是必要的检查项，该检查对预防出现重大的电力设备事故具有重要意义。
[0003] 但是电流互感器油位表计位于变电站较高的区域，人工检测一般通过望远镜观 测、记录油位，对于具有几百个电流互感器油位表的变电站，这种人工检查对工作人员是具 有较高的劳动强度，尤其是在夏季高温等恶劣情况下。
[0004] 随着智能变电站理念的提出，越来越多智能巡检机器人代替工作人员进行变电站 日常设备巡检。通过定位导航技术，机器人在站内自主导航，并在设定的巡检点暂停，采用 基于机器视觉的仪表设备定位、识别方法来实现各种表计的读数检测。其中，电流互感器油 位计检测方法一般采用颜色识别的方法，即将油位指针的颜色识别出来，然后与背景区分。 但是，当油位区域中背景存在部分和指针颜色相同的区域时，很容易误识别。而且，采用颜 色识别的方法也很容易受光照影响，鲁棒性较差，检测正确率差强人意。因此，需要一种新 的电流互感器油位检测方法，并且能够保证较高的正确率。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种变电站智能巡检机器人的电流互感器油位检测方法， 能改善现有技术存在的问题，解决现有的通用的方法鲁棒性差、正确率低的缺陷。
[0006] 本发明通过以下技术方案实现：
[0007] -种变电站智能巡检机器人的电流互感器油位检测方法，包括以下步骤：
[0008] S1:建模:包括以下步骤：
[0009] S1-1表计定位建模:包括以下步骤：
[0010] S1-1-1:表计区域选取:通过人工判断表计范围，抠取整个表计；
[0011] S1-1-2:参数设置、调整:设置最小、最大对比度，旋转、尺度变化及各项参数;设置 好可进行测试，根据测试结果调整参数，使得其适应各种光线条件；
[0012] S1-1-3:保存定位模型信息:保存上述各个参数值；
[0013] S1-2表计读数识别建模:包括以下步骤：
[0014] S1-2-1:设置油位区域：用矩形框框出油位区域，记录矩形框左上角位置(Xlt，ylt) 和右下角位置(Xrd，yrd);
[0015] si-2-2:设置上下限：从下往上拉一条直线，直线下端为油位计下限端，直线上端 为油位计上限端；
[0016] S1-2-3:添加卡尺:卡尺由多个平行四边形组成，在一条直线上排列，能够改变长 宽、设置卡尺个数；
[0017] S1-2-4:设置指针边缘模式、宽度参数:根据实际情况设置背景到指针、指针到背 景处边缘的变化情况;并利用卡尺测量边缘对宽度;本发明中，对比度、滤波阈值采用默认 参数分别为6和2;
[0018] S2:油位检测:包括以下步骤：
[0019] S2-1表计定位算法:包括以下步骤：
[0020] S2-1-1:滤波参数:导入建模时保存的最小、最大对比度值，旋转、尺度值及各项参 数；
[0021] S2-1-2:图像金字塔算法:根据导入的滤波参数，将模板和待定位图像分别执行图 像匹配算法，分别得到分辨率连续减半的图像序列，并且在高分辨率图像中2*2的区域中的 像素结合为下一层低分辨率图像中的一个像素；模板的图像金字塔从上到下依次为：II、 11一 1...12、11;待定位图像的图像金字塔从上到下依次为：1/1、1 /1-1...1/2、1/1;
[0022] S2-1-3:计算模板梯度特征:采用边缘检测算法获取模板h的边缘特征，包含每个 离散点梯度、幅值信息；
[0023] S2-1-4:模板匹配:将S2-1-3中的特征在待识别图像I、中从左到右，从上到下遍 历进行特征相似度计算：
[0024] ⑴
[0025] 将方向向量进行归一化，相似度可以不受任意光照、遮挡和混乱的影响；
[0026] S2-1-5:得到匹配结果：由Step4得到模板在遍历时在待定位图上每个位置的相似 度得分，将得分最高位置记为目标位置(x，y);
[0027] S2-1-6:确定目标位置:将该位置映射至I'H，再用模板Ih在(x，y)附近区域内执 行Step3至Step5,直到执行到图像的最底层，即1，V 1和待定位图像一致，既得表计的位 置。
[0028] 进一步的，为更好地实现本发明，还包括步骤S2-2:待识别图像中油位检测区域的 确定:根据步骤S2-1-6获取油位定位结果，将建模中设置的油位区域映射到待识别图像中， 即确定检测区域。
[0029] 进一步的，为更好地实现本发明，在步骤S2-2之后，进行边缘搜索，将建模时设置 好的卡尺序列，从上到下依次在油位检测区域进行边缘对搜索。
[0030] 进一步的，为更好地实现本发明，在完成边缘搜索后，进行步骤S2-3:确定油位边 缘，包括以下步骤：
[0031] S2-3-1:采用仿射变换、双线性插值技术对每个卡尺中的图像进行图像变换，使之 成为矩形图像；
[0032] S2-3-2:将每一个2维矩形图向y方向作投影，得到1维数据；
[0033] S2-3-3:采用滤波算法对1维数据进行滤波，得到1维数据的多个候选峰值和低谷；
[0034] S2-3-4:根据得分计算法则来计算边缘宽度、对比度、位置等得分来对候选峰值、 低谷进行筛选，以得分最高的峰值、低谷为确定的油位边缘。
[0035] 进一步的，为更好地实现本发明，根据步骤S2-3-4检测得到的油位位置和步骤S1 中建模时油位的上下限，计算得到油位的比例。
[0036] 本发明与现有技术相比，具有以下有益效果:本发明能够有效避免由于油位计区 域中的同色干扰导致检查错误，而且具有较强的鲁棒性，检测正确率高，使得人工干预少、 大大减少了工作人员的劳动强度。
【附图说明】
[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对 范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。
[0038]图1为本发明步骤S2-3-4方法不意图。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细介绍，但本发明的实施方式不限于 此。
[0040] 电流互感器油位检查是变电站的日常巡检任务，检查油位是否正常、有无漏油现 象是必要的检查项，该检查对预防出现重大的电力设备事故具有重要意义。由于电流互感 器油位表位于变电站的较高区域，人在地面不容易观察到油位，一般借助望远镜。因此，对 于具有几百个电流互感器油位表的变电站，这种人为检查对工作人员是具有较高劳动强度 的，尤其是在夏季高温等恶劣情况下。
[0041] 本发明中，机器人导航至某一巡检点后，调用云台预置位，通过小表定位、放大、拍 取大表图像后，利用大表模板定位到大表位置。根据模板参数，得到油位表计的液位区域， 利用上下两边平行于液位指示条的一串矩形框从上至下进行截取图像，对每一串矩形框进 行仿射变换至指定形状的2维矩形图，对每一列相加并求均值得到1维数据。然后，进行1维 数据滤波，利用对比度阈值、边缘模式、边缘宽度等条件对滤波后的数据进行边缘点对确 定，最后反推至原图中液位位置，从而计算得到液位读数。
[0042] 实施例1:
[0043]如图1所示，一种变电站智能巡检机器人的电流互感器油位检测方法，包括以下步 骤：
[0044] S1:建模:包括以下步骤：
[0045] S1-1表计定位建模:包括以下步骤：
[0046] S1-1-1:表计区域选取:通过人工判断表计范围，抠取整个表计；
[0047] S1-1-2:参数设置、调整:设置最小、最大对比度，旋转、尺度变化及各项参数;设置 好可进行测试，根据测试结果调整参数，使得其适应各种光线条件；
[0048] S1-1-3:保存定位模型信息:保存上述各个参数值；
[0049] S1-2表计读数识别建模:包括以下步骤：
[0050] S1-2-1:设置油位区域：用矩形框框出油位区域，记录矩形框左上角位置(Xlt，ylt) 和右下角位置(Xrd，yrd);
[0051 ] si-2-2:设置上下限：从下往上拉一