室外電能表故障自動檢驗方法本發(fā)明是申請?zhí)枮?01510152737.X、申請日為2015年4月1日、發(fā)明名稱為“室外電能表故障自動檢驗方法”的專利的分案申請。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及電能表領(lǐng)域，尤其涉及一種室外電能表故障自動檢驗方法。

背景技術(shù)：
電能表是供電管理部門用來檢測各個用電單位或個人所使用電能的計量設備，是向各個用電單位或個人進行收費的依據(jù)，因此，電能表是否存在故障決定供電部門是否能夠公正地對用電單位或個人進行收費。電能表的信息主要通過其顯示屏進行傳達。在電能表的生產(chǎn)過程中，其顯示屏或處理設備或傳輸設備難免會出現(xiàn)缺陷，導致顯示屏的顯示不符合預期，存在缺陷，嚴重影響計量信息的傳達。因此，需要對懷疑存在故障的電能表進行檢測，尤其對于一些室外電能表，由于距離高壓線路較近，不利于拆卸，也不利于靠近檢驗，因而對檢驗的要求較高?，F(xiàn)有技術(shù)中對疑似故障的室外電能表進行顯示缺陷檢測主要采用人工檢測方式，檢測工序多，檢測人員需要輸入的步驟復雜，檢測的準確度和效率都不高，而且需要卸掉電能表進行離線檢測，即使有一些電子的在線檢驗終端，對于霧霾天氣下的室外電能表，因為一些是在高壓線路附近而不能靠近檢測，導致其檢測精度很容易受到霧霾程度的影響。因此，需要一種新的基于電子檢測的室外電能表故障檢驗方法，替代復雜低效的人工檢測方式，改造現(xiàn)有的構(gòu)造簡單的電子檢驗終端，實現(xiàn)對各種類型的室外電能表的顯示缺陷的在線檢測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種室外電能表故障自動檢驗方法，其包括：利用紅外收發(fā)器向被檢測電能表發(fā)送測試信號，以便于所述被檢測電能表控制其顯示屏顯示所述測試信號包括的測試字符串；利用CCD高清攝像頭對所述被檢測電能表的顯示屏進行拍攝以輸出測試圖像；利用圖像處理器對所述測試圖像進行圖像處理，以識別所述測試圖像中的字符串并作為識別字符串輸出；利用ARM11處理器將所述識別字符串與所述測試字符串進行比較，以確定是否發(fā)出故障報警信號。優(yōu)選地，其中所述CCD高清攝像頭還對所述被檢測電能表的外形進行拍攝以輸出輪廓圖像，所述測試圖像和所述輪廓圖像的分辨率都為1920×1080。更具體地，所述方法進一步包括對所述測試圖像和所述輪廓圖像分別進行去霧處理以獲得去霧測試圖像和去霧輪廓圖像的步驟。優(yōu)選地，所述方法利用室外電能表故障自動檢驗終端實施。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提供了一種室外電能表故障自動檢驗終端，所述檢驗終端包括紅外收發(fā)器、CCD高清攝像頭、圖像處理器和ARM11處理器，所述紅外收發(fā)器用于向被檢測電能表發(fā)送測試信號，以便于所述被檢測電能表控制其顯示屏顯示所述測試信號包括的測試字符串，所述CCD高清攝像頭用于對所述被檢測電能表的顯示屏進行拍攝以輸出測試圖像，所述圖像處理器與所述CCD高清攝像頭連接，用于對所述測試圖像進行圖像處理，以識別所述測試圖像中的字符串并作為識別字符串輸出，所述ARM11處理器與所述圖像處理器連接，用于將所述識別字符串與所述測試字符串進行比較，以確定是否發(fā)出故障報警信號。更具體地，在所述室外電能表故障自動檢驗終端中，所述CCD高清攝像頭還用于對所述被檢測電能表的外形進行拍攝以輸出輪廓圖像，所述測試圖像和所述輪廓圖像的分辨率都為1920×1080；進一步地，所述終端還包括：供電電源，包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關(guān)與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開關(guān)連接，以將通過切換開關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓；復位單元，用于將所述檢驗終端內(nèi)的各個電子部件恢復到默認狀態(tài)，所述各個電子部件的默認狀態(tài)為所述檢驗終端制造廠商在所述檢驗終端出廠時設定的狀態(tài)；靜態(tài)存儲器，用于預先存儲各個種類的電能表的基準圖像模板，每一個種類的電能表的基準圖像模板為對每一個種類的基準電能表預先拍攝所獲得的圖案，所述靜態(tài)存儲器還預先存儲了電能表信息表，所述電能表信息表以電能表種類為索引，保存了每一種電能表的紅外通信地址、測試字符串、字符上限灰度閾值和字符下限灰度閾值，所述字符上限灰度閾值和所述字符下限灰度閾值用于將圖像中對應種類電能表的顯示屏上的字符與圖像背景分離；報警器件，與所述ARM11處理器連接，包括揚聲器和報警LED燈，所述揚聲器用于播放與所述故障報警信號對應的語言警示文件，所述報警LED燈用于在接收到所述故障報警信號時顯示紅色，在接收到無故障提示信號時顯示綠色；去霧霾處理設備，位于所述CCD高清攝像頭和所述圖像處理器之間，用于接收所述測試圖像和所述輪廓圖像，對所述測試圖像和所述輪廓圖像分別進行去霧處理以獲得去霧測試圖像和去霧輪廓圖像，替代所述測試圖像和所述輪廓圖像，將所述去霧測試圖像和去霧輪廓圖像輸入所述圖像處理器。具體地，所述去霧霾處理設備包括：霧霾濃度檢測子設備，位于空氣中，用于實時檢測被檢測電能表所在位置的霧霾濃度，并根據(jù)霧霾濃度確定霧霾去除強度，所述霧霾去除強度取值在0到1之間；整體大氣光值獲取子設備，與所述CCD高清攝像頭連接以獲得所述測試圖像，計算所述測試圖像中每一像素的灰度值，將灰度值最大的像素的灰度值作為整體大氣光值；大氣散射光值獲取子設備，與所述CCD高清攝像頭和所述霧霾濃度檢測子設備分別連接，對所述測試圖像的每一個像素，提取其R，G，B三顏色通道像素值中最小值作為目標像素值，使用保持邊緣的高斯平滑濾波器EPGF(edge-preservinggaussianfilter)對所述目標像素值進行濾波處理以獲得濾波目標像素值，將目標像素值減去濾波目標像素值以獲得目標像素差值，使用EPGF對目標像素差值進行濾波處理以獲得濾波目標像素差值，將濾波目標像素值減去濾波目標像素差值以獲得霧霾去除基準值，將霧霾去除強度乘以霧霾去除基準值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標像素值中的最小值作為比較參考值，取比較參考值和0中的最大值作為每一個像素的大氣散射光值；介質(zhì)傳輸率獲取子設備，與所述整體大氣光值獲取子設備和所述大氣散射光值獲取子設備分別連接，將每一個像素的大氣散射光值除以整體大氣光值以獲得除值，將1減去所述除值以獲得每一個像素的介質(zhì)傳輸率；清晰化圖像獲取子設備，與所述CCD高清攝像頭、所述整體大氣光值獲取子設備和所述介質(zhì)傳輸率獲取子設備分別連接，將1減去每一個像素的介質(zhì)傳輸率以獲得第一差值，將所述第一差值乘以整體大氣光值以獲得乘積值，將所述測試圖像中每一個像素的像素值減去所述乘積值以獲得第二差值，將所述第二差值除以每一個像素的介質(zhì)傳輸率以獲得每一個像素的清晰化像素值，所述測試圖像中每一個像素的像素值包括所述測試圖像中每一個像素的R，G，B三顏色通道像素值，相應地，獲得的每一個像素的清晰化像素值包括每一個像素的R，G，B三顏色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值組成去霧測試圖像。更具體地，所述去霧霾處理設備對所述輪廓圖像進行的去霧處理方式與對所述測試圖像進行的去霧處理方式相同。更具體地，所述圖像處理器與所述去霧霾處理設備連接，包括電能表類型識別單元、對比度增強單元、中值濾波單元、灰度化處理單元、字符分割單元和字符識別單元，所述電能表類型識別單元與所述去霧霾處理設備和所述靜態(tài)存儲器分別連接，將所述去霧輪廓圖像與所述各個種類的電能表的基準圖像模板逐一匹配，將匹配成功的基準圖像模板對應的電能表類型作為已定電能表類型輸出到所述靜態(tài)存儲器中進行保存，所述對比度增強單元與所述CCD高清攝像頭連接以對所述去霧測試圖像進行對比度增強處理，以獲得增強圖像，所述中值濾波單元與所述對比度增強單元連接以對所述增強圖像進行中值濾波處理，以獲得濾波圖像，所述灰度化處理單元與所述中值濾波單元連接，對所述濾波圖像進行灰度化處理，以獲得灰度化圖像，所述字符分割單元與所述灰度化處理單元和所述靜態(tài)存儲器分別連接，將所述灰度化圖像中灰度值在已定字符上限灰度閾值和已定字符下限灰度閾值之間的像素識別并組成多個字符子圖像，所述字符識別單元與所述字符分割單元連接，基于預定的OCR識別算法識別出每一個字符子圖像對應的字符，并按照每一個字符子圖像在所述灰度化圖像中的位置將識別出的多個字符進行組合，以獲得所述識別字符串。更具體地，所述ARM11處理器與所述圖像處理器的各個單元、所述靜態(tài)存儲器、所述CCD高清攝像頭和所述紅外收發(fā)器分別連接，首先控制所述CCD高清攝像頭拍攝所述輪廓圖像，控制所述去霧霾處理設備對所述輪廓圖像進行去霧處理，控制所述電能表類型識別單元識別出所述已定電能表類型；隨后，在所述靜態(tài)存儲器中基于所述已定電能表類型查找所述電能表信息表，以獲得所述已定電能表類型對應的紅外通信地址、測試字符串、字符上限灰度閾值和字符下限灰度閾值并分別作為已定紅外通信地址、已定測試字符串、已定字符上限灰度閾值和已定字符下限灰度閾值保存到靜態(tài)存儲器中，控制所述紅外收發(fā)器向具有已定紅外通信地址的被檢測電能表發(fā)送包括所述已定測試字符串的測試信號，以便于所述被檢測電能表控制其顯示屏顯示所述測試信號包括的已定測試字符串。更具體地，所述ARM11處理器在預設時間后控制所述CCD高清攝像頭拍攝測試圖像，控制所述去霧霾處理設備對所述測試圖像進行去霧處理，并啟動所述對比度增強單元、所述中值濾波單元、所述灰度化處理單元、所述字符分割單元和所述字符識別單元以獲得所述識別字符串，并將所述識別字符串與所述靜態(tài)存儲器中保存的已定測試字符串相匹配，匹配成功則發(fā)出無故障提示信號，匹配失敗則發(fā)出故障報警信號。更具體地，所述被檢測電能表在接收到包括所述已定測試字符串的測試信號時，使用其內(nèi)置存儲器實時保存其當前讀數(shù)，以便于在檢驗結(jié)束后在其顯示屏上恢復其當前讀數(shù)。更具體地，在所述室外電能表故障自動檢驗終端中，所述電能表類型識別單元、所述對比度增強單元、所述中值濾波單元、所述灰度化處理單元、所述字符分割單元和所述字符識別單元分別采用不同的FPGA芯片來實現(xiàn)。更具體地，在所述室外電能表故障自動檢驗終端中，所述檢驗終端還包括條形碼解析器，以檢測被檢測電能表上所貼有的條形碼，獲得對應的被檢測電能表歸屬的用戶姓名和用戶地址。更具體地，在所述室外電能表故障自動檢驗終端中，所述檢驗終端還包括無線通信接口，與所述ARM11處理器和所述條形碼解析器連接，以在接收到所述故障報警信號時將所述用戶姓名和所述用戶地址無線發(fā)送到遠端的供電管理平臺。更具體地，在所述室外電能表故障自動檢驗終端中，所述檢驗終端還包括攝像輔助光源，包括亮度傳感器和照明光源，所述亮度傳感器用于檢測環(huán)境亮度，所述照明光源與所述亮度傳感器連接，用于基于所述環(huán)境亮度調(diào)整其提供的、用于輔助CCD高清攝像頭拍攝的照明光強度。本發(fā)明的室外電能表故障自動檢驗方法，采用圖像處理技術(shù)確定電能表的類型，根據(jù)電能表的類型確定電能表顯示缺陷檢測的各個參數(shù)，采用紅外傳輸方式實現(xiàn)電能表和檢驗終端之間的信息交互，提高電能表缺陷檢測的通用性和智能化程度，更關(guān)鍵的是，根據(jù)大氣衰減模型確定霧霾對圖像的影響因素，并對多霧天氣下采集的電能表測試圖像進行去霧霾化處理，獲得清晰的電能表測試圖像，從而保障室外電能表故障檢驗的準確性。附圖說明以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中：圖1為實施本發(fā)明的室外電能表故障自動檢驗方法的室外電能表故障自動檢驗終端的一個實施方案的結(jié)構(gòu)方框圖。圖2為實施本發(fā)明的室外電能表故障自動檢驗方法的室外電能表故障自動檢驗終端的又一個實施方案的結(jié)構(gòu)方框圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明實施方案示出的室外電能表故障自動檢驗終端的去霧霾處理設備的結(jié)構(gòu)方框圖。具體實施方式下面將參照附圖對本發(fā)明的室外電能表故障自動檢驗方法的實施方案進行詳細說明。電能表的應用廣泛，是供電管理部門管理用戶用電的最基礎(chǔ)的計量終端，每一個用電用戶都需要安裝一個電能表以實時計量其用電額度，因而，電能表的需求量特別大，電能表的市場也非常活躍。當前市場上常見的電能表可以有以下幾種分類方式：(1)按用途：工業(yè)與民用表、電子標準表、最大需量表、復費率表；(2)按結(jié)構(gòu)和工作原理：感應式(機械式)、靜止式(電子式)、機電一體式(混合式)；(3)按接入電源性質(zhì)：交流表、直流表；(4)按準確級：常用普通表：0.2S、0.5S、0.2、0.5、1.0、2.0等；(5)按安裝接線方式：直接接入式、間接接入式；(6)按用電設備：單相、三相三線、三相四線電能表。當用戶對電能表顯示屏的讀數(shù)存在疑問而進行報修，或供電管理部門安排工作人員對其所管理的電能表進行日常維護時，都需要使用電能表缺陷檢驗終端對電能表進行檢查，由于電能表數(shù)量巨大，因此電能表缺陷檢驗終端的檢測效率、準確度和性價比都要求苛刻，尤其一些靠近高壓線路的室外電能表的檢測，受制于安裝環(huán)境，其對故障檢驗的要求更高?，F(xiàn)有的人工檢測方式或簡單的電子檢測方式已滿足不了供電管理部門的當前需求。本發(fā)明建立了一種室外電能表故障自動檢驗方法，搭建了一種室外電能表故障自動檢驗終端，首先基于圖像識別技術(shù)判斷電能表類型，以基于不同類型的電能表采取有差別的顯示缺陷識別技術(shù)，同時紅外通信技術(shù)和各種有針對性的字符識別技術(shù)的引入，精確可靠地完成對電能表顯示缺陷的...