一种变电站设备指针式仪表的示数识别方法及系统

本发明涉及图像识别，尤其涉及一种变电站设备指针式仪表的示数识别方法及系统。

背景技术：

1、在变电站场景中，需要大量的仪表来监测各变电站设备的工作状态，由于复杂的电磁环境等因素，变电站中的仪表通常采用指针式仪表读数的方式，这种指针式仪表需要人工读数，因此需要耗费大量的人工，而且读数精度受到主观因素以及环境光照等因素的影响，为了提高变电站的自动化管理程度，研究指针式仪表的自动识别以及仪表示数自动识别与读取具有重要的应用价值。

2、指针式仪表示数自动识别与读取的实现通常以变电站巡检机器人为平台，平台搭载可见光摄像机等，按照规划路径和巡检拍摄点采集相应的变电站设备仪表图像，然后对拍摄的图像进行仪表表盘及表盘示数的自动识别与示数读取，为后续对变电站设备的监控和数据分析奠定数据基础。因此，变电站设备指针式仪表的示数识别精度的高低对于变电站智能分析处理至关重要。

3、然而，在实际的巡检机器人自动识别过程中，由于巡检机器人对各设备拍摄角度、拍摄参数以及相机成像机制等的不同，其拍摄到的仪表表盘图像往往存在倾斜、旋转以及尺度缩放等情况，影响后续仪表图像中示数读取的精度；另外，现有的变电站设备指针式仪表类型较多，仪表表盘不规则，存在小目标指针等，现有的基于图像识别技术的指针式仪表及其示数识别方法，难以实现对多类型的变电站设备指针式仪表示数的精确识别与读取。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种变电站设备指针式仪表的示数识别方法及系统，采用se-yolo目标检测算法，提取仪表表盘图像，利用改进的关键点检测算法和透视变换处理图像，并通过segformer算法提取图像中仪表指针、刻度、数字等重要信息，进而计算得到精确的仪表示数，提高仪表示数读取的可行性和准确性，实现对变电站设备多种类型的指针式仪表示数的精确识别与读取。

2、第一方面，本发明提供了一种变电站设备指针式仪表的示数识别方法。

3、一种变电站设备指针式仪表的示数识别方法，包括：

4、获取变电站巡检机器人拍摄的变电站设备指针式仪表图像；

5、基于se-yolo目标检测模型，对变电站设备指针式仪表图像进行表盘检测，提取仪表表盘图像；

6、基于改进的关键点检测模型，获取仪表表盘图像中仪表表盘四个顶点和表盘中指针起点与终点的位置坐标，再结合透视变换，对仪表表盘图像进行图像校正；

7、基于segformer模型，对校正后的仪表表盘图像进行图像分割，分割得到仪表指针、长刻度线和仪表数字的区域；

8、基于仪表指针、长刻度线和仪表数字的区域，采用模板匹配法识别仪表数字，根据识别的仪表数字对长刻度线进行赋值，并通过基于距离的方法计算出仪表的示数。

9、第二方面，本发明提供了一种变电站设备指针式仪表的示数识别系统。

10、一种变电站设备指针式仪表的示数识别系统，包括：

11、仪表图像获取模块，用于获取变电站巡检机器人拍摄的变电站设备指针式仪表图像；

12、仪表表盘图像提取模块，用于基于se-yolo目标检测模型，对变电站设备指针式仪表图像进行表盘检测，提取仪表表盘图像；

13、仪表表盘图像校正模块，用于基于改进的关键点检测模型，获取仪表表盘图像中仪表表盘四个顶点和表盘中指针起点与终点的位置坐标，再结合透视变换，对仪表表盘图像进行图像校正；

14、仪表表盘图像分割模块，用于基于segformer模型，对校正后的仪表表盘图像进行图像分割，分割得到仪表指针、长刻度线和仪表数字的区域；

15、仪表示数识别模块，用于基于仪表指针、长刻度线和仪表数字的区域，采用模板匹配法识别仪表数字，根据识别的仪表数字对长刻度线进行赋值，并通过基于距离的方法计算出仪表的示数。

16、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述方法的步骤。

17、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述方法的步骤。

18、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

19、1、本发明提供了一种变电站设备指针式仪表的示数识别方法及系统，通过采用改进的yolo算法，即se-yolo目标检测算法，提取仪表表盘图像，实现对不同类型指针式仪表、不同规则的仪表表盘图像的准确提取，为后续仪表表盘示数的准确识别与读取奠定基础。

20、2、本发明所提出的变电站设备指针式仪表的示数识别方法及系统，利用改进的关键点检测算法和透视变换处理图像，解决由于巡检机器人拍摄到的仪表表盘图像存在倾斜、旋转等情况而影响后续仪表图像中示数读取精度的问题，提高仪表示数识别与读取的准确性。

技术特征：

1.一种变电站设备指针式仪表的示数识别方法，其特征是，包括：

2.如权利要求1所述的变电站设备指针式仪表的示数识别方法，其特征是，所述se-yolo目标检测模型包括依次连接的输入模块、主干网络、压缩激励注意力模块、颈网和输出模块；

3.如权利要求2所述的变电站设备指针式仪表的示数识别方法，其特征是，所述输入模块用于对图像进行预处理，包括马赛克数据增强单元、自适应锚框计算单元和自适应图片缩放单元；通过马赛克数据增强单元从数据集中随机选取多张图片进行拼接，扩充数据集；通过自适应锚框计算单元在图片中建立目标边界矩形框的潜在候选集合；通过自适应图片缩放的方法调整图片大小，统一数据集中图片尺寸。

4.如权利要求2所述的变电站设备指针式仪表的示数识别方法，其特征是，所述压缩激励注意力模块用于建模通道之间的相互依赖关系，将空间注意力机制引入到目标检测框架中；

5.如权利要求1所述的变电站设备指针式仪表的示数识别方法，其特征是，基于改进的关键点检测模型，获取仪表表盘图像中仪表表盘四个顶点和表盘中指针起点与终点的位置坐标，包括：

6.如权利要求1所述的变电站设备指针式仪表的示数识别方法，其特征是，采用模板匹配法识别仪表数字，包括：

7.如权利要求1所述的变电站设备指针式仪表的示数识别方法，其特征是，根据识别的仪表数字对长刻度线进行赋值，包括：计算识别的所有仪表数字与每一条长刻度线之间的距离，根据仪表标定数值与对应刻度线距离最近的原则，对长刻度线进行仪表数字赋值。

8.一种变电站设备指针式仪表的示数识别系统，其特征是，包括：

9.一种电子设备，其特征是，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成如权利要求1-7中任一项所述的一种变电站设备指针式仪表的示数识别方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征是，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成如权利要求1-7中任一项所述的一种变电站设备指针式仪表的示数识别方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种变电站设备指针式仪表的示数识别方法及系统，该方法包括：获取变电站巡检机器人拍摄的变电站设备指针式仪表图像；基于SE‑YOLO目标检测模型，提取仪表表盘图像；基于改进的关键点检测模型，获取仪表表盘图像中仪表表盘四个顶点和表盘中指针起点与终点的位置坐标，再结合透视变换，对仪表表盘图像进行图像校正；基于SegFormer模型，对校正后的仪表表盘图像进行图像分割，分割得到仪表指针、长刻度线和仪表数字的区域；采用模板匹配法识别仪表数字，根据识别的仪表数字对长刻度线进行赋值，并通过基于距离的方法计算出仪表的示数。本发明能够实现对变电站设备多种类型的指针式仪表示数的精确识别与读取。

技术研发人员：张伟,宋然,房体育,丛润民,王万国,郭锐,李晓磊
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24