本發(fā)明是申請?zhí)枮?016101805492、申請日為2016年3月25日、發(fā)明名稱為“一種基于圖像檢測的智能型電表的使用方法”的專利的分案申請。

本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于圖像檢測的智能型電表。

背景技術(shù)：

電表產(chǎn)品上，目前已經(jīng)具備了多功能、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化的需求，能夠滿足當(dāng)前各種計量的要求，如有功計量、無功計量、需量計算，電網(wǎng)質(zhì)量檢測、電網(wǎng)事件記錄等復(fù)雜功能，并能夠作為通訊從站與中央控制主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

當(dāng)前，用于測量電能使用情況的電表仍存在以下缺陷：精度不高，無法同時滿足供電方和用電方要求的數(shù)據(jù)分辨率；竊電情況時有發(fā)生，只能通過人工手段去定點(diǎn)定時檢測竊電情況是否存在，無法做到竊電的實(shí)時檢測。

因此，需要一種新型電表，對電表進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造和升級，提高電表的檢測效率和準(zhǔn)確性，同時，在電表設(shè)備空間內(nèi)引入實(shí)時防竊電設(shè)備，提高電表的防竊電性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于圖像檢測的智能型電表，通過對電表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)去冗余化，改善電表對供電線路電力參數(shù)的檢測精度，同時，采用有針對性的圖像識別技術(shù)以實(shí)時檢測到電表的封印和螺絲變動情況，從而進(jìn)一步判斷電表是否被竊電，避免供電部門的經(jīng)濟(jì)損失擴(kuò)大。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于圖像檢測的智能型電表，包括高清圖像采集設(shè)備、圖像預(yù)處理設(shè)備、圖像識別設(shè)備和主控制器，高清圖像采集設(shè)備用于面向電表的外框進(jìn)行拍攝以獲得高清外框圖像，圖像預(yù)處理設(shè)備用于對高清外框圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理，并將預(yù)處理結(jié)果發(fā)送給圖像識別設(shè)備以進(jìn)行電表外框特征提取，主控制器與圖像識別設(shè)備連接，用于基于提取的電表外框特征確定電表是否發(fā)生竊電。

更具體地，在所述基于圖像檢測的智能型電表中，包括：高清圖像采集設(shè)備，設(shè)置在電表的上方，面向電表的外框進(jìn)行拍攝，以獲得高清外框圖像；復(fù)雜度檢測設(shè)備，與高清圖像采集設(shè)備連接，用于接收高清外框圖像，并基于高清外框圖像計算并輸出圖像復(fù)雜度；灰度轉(zhuǎn)化設(shè)備，與高清圖像采集設(shè)備連接，用于接收高清外框圖像，針對高清外框圖像中的每一個像素點(diǎn)，提取其r、g、b三顏色通道分量，對r、g、b三顏色通道分量賦予不同的權(quán)重值以進(jìn)行加權(quán)平均，以獲得對應(yīng)的灰度值，所有像素點(diǎn)的灰度值組成灰度化圖像，其中r、g、b三顏色通道分量的權(quán)重值分別為0.3、0.59和0.11；圖像濾波設(shè)備，分別與復(fù)雜度檢測設(shè)備和灰度轉(zhuǎn)化設(shè)備連接，用于基于圖像復(fù)雜度確定選擇的濾波策略，當(dāng)圖像復(fù)雜度在預(yù)設(shè)復(fù)雜度范圍下限以下時，選擇高斯濾波策略對灰度化圖像進(jìn)行濾波，當(dāng)圖像復(fù)雜度在預(yù)設(shè)復(fù)雜度范圍上限以上時，選擇均值濾波策略對灰度化圖像進(jìn)行濾波，當(dāng)圖像復(fù)雜度在預(yù)設(shè)復(fù)雜度范圍以內(nèi)時，選擇中值濾波策略對灰度化圖像進(jìn)行濾波；全局二值化設(shè)備，分別與復(fù)雜度檢測設(shè)備和圖像濾波設(shè)備連接，用于基于圖像復(fù)雜度確定全局二值化閾值的確定策略，在確定全局二值化閾值之后，使用全局二值化閾值將灰度化圖像進(jìn)行二值化處理，使得處理后的二值化圖像的像素值只有0或255這二種選擇，其中基于圖像復(fù)雜度確定全局二值化閾值的確定策略具體包括：當(dāng)圖像復(fù)雜度在預(yù)設(shè)復(fù)雜度范圍下限以下時，采用雙峰法確定全局二值化閾值，當(dāng)圖像復(fù)雜度在預(yù)設(shè)復(fù)雜度范圍上限以上時，采用最大類間方差法確定全局二值化閾值，當(dāng)圖像復(fù)雜度在預(yù)設(shè)復(fù)雜度范圍以內(nèi)時，采用平均值法確定全局二值化閾值；圖像校正設(shè)備，與全局二值化設(shè)備連接以接收二值化圖像，用于對二值化圖像依次進(jìn)行旋轉(zhuǎn)校正處理、冗余裁剪處理和圖像歸一化處理，以獲得校正圖像；輪廓檢測設(shè)備，分別與圖像校正設(shè)備和灰度轉(zhuǎn)化設(shè)備連接，用于基于預(yù)設(shè)電表外框封印輪廓和電表外框螺絲輪廓檢測校正圖像中電表外框封印的位置和電表外框螺絲的位置，并基于校正圖像中電表外框封印的位置從灰度化圖像處分割出對應(yīng)的電表外框封印圖像，基于校正圖像中電表外框螺絲的位置從灰度化圖像處分割出對應(yīng)的電表外框螺絲圖像；封印移動識別設(shè)備，與輪廓檢測設(shè)備和flash存儲設(shè)備連接，用于確定電表外框封印圖像和預(yù)設(shè)灰度外框封印圖像之間的匹配程度，并基于匹配程度確定是否輸出封印移動信號；螺絲變動識別設(shè)備，與輪廓檢測設(shè)備和flash存儲設(shè)備連接，用于確定電表外框螺絲圖像和預(yù)設(shè)灰度外框螺絲圖像之間的匹配程度，并基于匹配程度確定是否輸出螺絲變動信號；電流傳感器，與三相電力線路連接，用于對三相電力線路中的電流信號進(jìn)行大小轉(zhuǎn)換，輸出相對于三相電力線路中的電流信號較小的微電流信號；電壓傳感器，與三相電力線路連接，用于對三相電力線路中的電壓信號進(jìn)行大小轉(zhuǎn)換，輸出相對于三相電力線路中的電壓信號較小的微電壓信號；抗混疊濾波電路，分別與電流傳感器和電壓傳感器連接，用于對接收到的微電流信號和微電壓信號進(jìn)行抗混疊濾波處理，以輸出處理后的微電流信號和微電壓信號；三相電能計量設(shè)備，與抗混疊濾波電路連接，基于處理后的微電流信號和微電壓信號確定三相電力線路中各相以及合相的有功功率、無功功率和視在功率；整流設(shè)備，與三相電力線路連接，用于將三相電力線路的交流電整流為直流電；穩(wěn)壓設(shè)備，與整流設(shè)備連接，用于對直流電進(jìn)行穩(wěn)壓處理；變壓設(shè)備，與穩(wěn)壓設(shè)備連接，用于對穩(wěn)壓后的直流電進(jìn)行變壓處理以獲得各個電子設(shè)備所需要的工作電壓，各個電子設(shè)備所需要的工作電壓包括36v、12v、5v和3.3v；日歷時鐘設(shè)備，包括日歷時鐘芯片和鋰電池，日歷時鐘芯片用于提供實(shí)時時鐘數(shù)據(jù)，還通過同步串行接口i2c與dsp處理芯片連接，鋰電池與日歷時鐘芯片連接，用于在斷電情況下為日歷時鐘芯片提供備用電力支持；液晶顯示設(shè)備，包括筆段式液晶顯示驅(qū)動器和液晶顯示屏，筆段式液晶顯示驅(qū)動器通過同步串行接口i2c與dsp處理芯片連接，用于控制液晶顯示屏上的顯示內(nèi)容；flash存儲設(shè)備，采用容量為1m字節(jié)的at45db081芯片，通過串行外設(shè)接口spi與dsp處理芯片進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，flash存儲設(shè)備還用于存儲預(yù)設(shè)灰度外框封印圖像和預(yù)設(shè)灰度外框螺絲圖像；集成通信設(shè)備，與dsp處理芯片連接，包括紅外發(fā)射器、紅外接收器、光耦器件、rs485驅(qū)動器和rs485通信接口，紅外發(fā)射器采用38khz的調(diào)制光，通信速率為1200bps，紅外接收器采用集電極開路方式輸出從接收到的紅外光中解調(diào)出來的數(shù)字信號，rs485驅(qū)動器與rs485通信接口連接，光耦器件用于將紅外發(fā)射器和紅外接收器隔離于rs485驅(qū)動器和rs485通信接口；dsp處理芯片，與封印移動識別設(shè)備和螺絲變動識別設(shè)備分別連接，當(dāng)接收到封印移動信號且接收到螺絲變動信號時，發(fā)出竊電確認(rèn)信號，當(dāng)只接收到封印移動信號或只接收到螺絲變動信號時，發(fā)出竊電疑似信號，當(dāng)封印移動信號和螺絲變動信號都未接收到時，發(fā)出竊電否認(rèn)信號；頻分雙工通信接口，與dsp處理芯片連接，用于將竊電確認(rèn)信號、竊電疑似信號或竊電否認(rèn)信號無線發(fā)送到遠(yuǎn)端的電力管理控制中心；其中，dsp處理芯片還分別與變壓設(shè)備、日歷時鐘設(shè)備、液晶顯示設(shè)備、flash存儲設(shè)備、集成通信設(shè)備和三相電能計量設(shè)備連接，用于從三相電能計量設(shè)備處接收三相電力線路中各相以及合相的有功功率、無功功率和視在功率。

更具體地，在所述基于圖像檢測的智能型電表中：zigbee通信接口，設(shè)置在電表的外框上。

更具體地，在所述基于圖像檢測的智能型電表中：zigbee通信接口與dsp處理芯片連接，用于將三相電力線路中各相以及合相的有功功率、無功功率和視在功率發(fā)送到附近的抄表終端。

更具體地，在所述基于圖像檢測的智能型電表中：封印移動識別設(shè)備和螺絲變動識別設(shè)備分別采用不同型號的cpld芯片來實(shí)現(xiàn)。

更具體地，在所述基于圖像檢測的智能型電表中：紅外發(fā)射器、紅外接收器、光耦器件、rs485驅(qū)動器和rs485通信接口被集成在一塊集成電路板上。

附圖說明

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于圖像檢測的智能型電表的結(jié)構(gòu)方框圖。

附圖標(biāo)記：1高清圖像采集設(shè)備；2圖像預(yù)處理設(shè)備；3圖像識別設(shè)備；4主控制器

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖對本發(fā)明的基于圖像檢測的智能型電表的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

電表與供電管理部門和用電方的經(jīng)濟(jì)利益密切相關(guān)，如果電表的測量結(jié)果不準(zhǔn)，很容易導(dǎo)致收費(fèi)不夠客觀，收費(fèi)過多，則侵犯了用電方的經(jīng)濟(jì)利益，收費(fèi)過少，則損害了供電管理部門的經(jīng)濟(jì)利益，因此，電表的測量精度一定要準(zhǔn)確。

同時，對電表做手腳能夠?qū)崿F(xiàn)改變電表讀數(shù)的竊電效果，這也是供電管理部門不愿意看到的，供電管理部門一般會對電表在機(jī)械和電子方面做出一些防竊電處理，然而，由于電表大多設(shè)置在用電方所在位置附近的公共區(qū)域內(nèi)，長時間脫離供電管理部門的視野，這還是給竊電提供了機(jī)會。

為了克服上述不足，本發(fā)明搭建了一種基于圖像檢測的智能型電表，能夠?qū)崟r對電表進(jìn)行檢測，在發(fā)現(xiàn)竊電情況時立即進(jìn)行報警，同時，還能夠優(yōu)化現(xiàn)有的電表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提供電表的測量性能。

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于圖像檢測的智能型電表的結(jié)構(gòu)方框圖，包括高清圖像采集設(shè)備、圖像預(yù)處理設(shè)備、圖像識別設(shè)備和主控制器，高清圖像采集設(shè)備用于面向電表的外框進(jìn)行拍攝以獲得高清外框圖像，圖像預(yù)處理設(shè)備用于對高清外框圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理，并將預(yù)處理結(jié)果發(fā)送給圖像識別設(shè)備以進(jìn)行電表外框特征提取，主控制器與圖像識別設(shè)備連接，用于基于提取的電表外框特征確定電表是否發(fā)生竊電。

接著，繼續(xù)對本發(fā)明的基于圖像檢測的智能型電表的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的說明。

所述電表包括：高清圖像采集設(shè)備，設(shè)置在電表的上方，面向電表的外框進(jìn)行拍攝，以獲得高清外框圖像；復(fù)雜度檢測設(shè)備，與高清圖像采集設(shè)備連接，用于接收高清外框圖像，并基于高清外框圖像計算并輸出圖像復(fù)雜度；灰度轉(zhuǎn)化設(shè)備，與高清圖像采集設(shè)備連接，用于接收高清外框圖像，針對高清外框圖像中的每一個像素點(diǎn)，提取其r、g、b三顏色通道分量，對r、g、b三顏色通道分量賦予不同的權(quán)重值以進(jìn)行加權(quán)平均，以獲得對應(yīng)的灰度值，所有像素點(diǎn)的灰度值組成灰度化圖像，其中r、g、b三顏色通道分量的權(quán)重值分別為0.3、0.59和0.11。

所述電表包括：圖像濾波設(shè)備，分別與復(fù)雜度檢測設(shè)備和灰度轉(zhuǎn)化設(shè)備連接，用于基于圖像復(fù)雜度確定選擇的濾波策略，當(dāng)圖像復(fù)雜度在預(yù)設(shè)復(fù)雜度范圍下限以下時，選擇高斯濾波策略對灰度化圖像進(jìn)行濾波，當(dāng)圖像復(fù)雜度在預(yù)設(shè)復(fù)雜度范圍上限以上時，選擇均值濾波策略對灰度化圖像進(jìn)行濾波，當(dāng)圖像復(fù)雜度在預(yù)設(shè)復(fù)雜度范圍以內(nèi)時，選擇中值濾波策略對灰度化圖像進(jìn)行濾波。

所述電表包括：全局二值化設(shè)備，分別與復(fù)雜度檢測設(shè)備和圖像濾波設(shè)備連接，用于基于圖像復(fù)雜度確定全局二值化閾值的確定策略，在確定全局二值化閾值之后，使用全局二值化閾值將灰度化圖像進(jìn)行二值化處理，使得處理后的二值化圖像的像素值只有0或255這二種選擇，其中基于圖像復(fù)雜度確定全局二值化閾值的確定策略具體包括：當(dāng)圖像復(fù)雜度在預(yù)設(shè)復(fù)雜度范圍下限以下時，采用雙峰法確定全局二值化閾值，當(dāng)圖像復(fù)雜度在預(yù)設(shè)復(fù)雜度范圍上限以上時，采用最大類間方差法確定全局二值化閾值，當(dāng)圖像復(fù)雜度在預(yù)設(shè)復(fù)雜度范圍以內(nèi)時，采用平均值法確定全局二值化閾值。

所述電表包括：圖像校正設(shè)備，與全局二值化設(shè)備連接以接收二值化圖像，用于對二值化圖像依次進(jìn)行旋轉(zhuǎn)校正處理、冗余裁剪處理和圖像歸一化處理，以獲得校正圖像；輪廓檢測設(shè)備，分別與圖像校正設(shè)備和灰度轉(zhuǎn)化設(shè)備連接，用于基于預(yù)設(shè)電表外框封印輪廓和電表外框螺絲輪廓檢測校正圖像中電表外框封印的位置和電表外框螺絲的位置，并基于校正圖像中電表外框封印的位置從灰度化圖像處分割出對應(yīng)的電表外框封印圖像，基于校正圖像中電表外框螺絲的位置從灰度化圖像處分割出對應(yīng)的電表外框螺絲圖像。

所述電表包括：封印移動識別設(shè)備，與輪廓檢測設(shè)備和flash存儲設(shè)備連接，用于確定電表外框封印圖像和預(yù)設(shè)灰度外框封印圖像之間的匹配程度，并基于匹配程度確定是否輸出封印移動信號；螺絲變動識別設(shè)備，與輪廓檢測設(shè)備和flash存儲設(shè)備連接，用于確定電表外框螺絲圖像和預(yù)設(shè)灰度外框螺絲圖像之間的匹配程度，并基于匹配程度確定是否輸出螺絲變動信號。

所述電表包括：電流傳感器，與三相電力線路連接，用于對三相電力線路中的電流信號進(jìn)行大小轉(zhuǎn)換，輸出相對于三相電力線路中的電流信號較小的微電流信號；電壓傳感器，與三相電力線路連接，用于對三相電力線路中的電壓信號進(jìn)行大小轉(zhuǎn)換，輸出相對于三相電力線路中的電壓信號較小的微電壓信號；抗混疊濾波電路，分別與電流傳感器和電壓傳感器連接，用于對接收到的微電流信號和微電壓信號進(jìn)行抗混疊濾波處理，以輸出處理后的微電流信號和微電壓信號。

所述電表包括：三相電能計量設(shè)備，與抗混疊濾波電路連接，基于處理后的微電流信號和微電壓信號確定三相電力線路中各相以及合相的有功功率、無功功率和視在功率；整流設(shè)備，與三相電力線路連接，用于將三相電力線路的交流電整流為直流電；穩(wěn)壓設(shè)備，與整流設(shè)備連接，用于對直流電進(jìn)行穩(wěn)壓處理。

所述電表包括：變壓設(shè)備，與穩(wěn)壓設(shè)備連接，用于對穩(wěn)壓后的直流電進(jìn)行變壓處理以獲得各個電子設(shè)備所需要的工作電壓，各個電子設(shè)備所需要的工作電壓包括36v、12v、5v和3.3v；日歷時鐘設(shè)備，包括日歷時鐘芯片和鋰電池，日歷時鐘芯片用于提供實(shí)時時鐘數(shù)據(jù)，還通過同步串行接口i2c與dsp處理芯片連接，鋰電池與日歷時鐘芯片連接，用于在斷電情況下為日歷時鐘芯片提供備用電力支持。

所述電表包括：液晶顯示設(shè)備，包括筆段式液晶顯示驅(qū)動器和液晶顯示屏，筆段式液晶顯示驅(qū)動器通過同步串行接口i2c與dsp處理芯片連接，用于控制液晶顯示屏上的顯示內(nèi)容；flash存儲設(shè)備，采用容量為1m字節(jié)的at45db081芯片，通過串行外設(shè)接口spi與dsp處理芯片進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，flash存儲設(shè)備還用于存儲預(yù)設(shè)灰度外框封印圖像和預(yù)設(shè)灰度外框螺絲圖像。

所述電表包括：集成通信設(shè)備，與dsp處理芯片連接，包括紅外發(fā)射器、紅外接收器、光耦器件、rs485驅(qū)動器和rs485通信接口，紅外發(fā)射器采用38khz的調(diào)制光，通信速率為1200bps，紅外接收器采用集電極開路方式輸出從接收到的紅外光中解調(diào)出來的數(shù)字信號，rs485驅(qū)動器與rs485通信接口連接，光耦器件用于將紅外發(fā)射器和紅外接收器隔離于rs485驅(qū)動器和rs485通信接口。

所述電表包括：dsp處理芯片，與封印移動識別設(shè)備和螺絲變動識別設(shè)備分別連接，當(dāng)接收到封印移動信號且接收到螺絲變動信號時，發(fā)出竊電確認(rèn)信號，當(dāng)只接收到封印移動信號或只接收到螺絲變動信號時，發(fā)出竊電疑似信號，當(dāng)封印移動信號和螺絲變動信號都未接收到時，發(fā)出竊電否認(rèn)信號。

所述電表包括：頻分雙工通信接口，與dsp處理芯片連接，用于將竊電確認(rèn)信號、竊電疑似信號或竊電否認(rèn)信號無線發(fā)送到遠(yuǎn)端的電力管理控制中心。

其中，dsp處理芯片還分別與變壓設(shè)備、日歷時鐘設(shè)備、液晶顯示設(shè)備、flash存儲設(shè)備、集成通信設(shè)備和三相電能計量設(shè)備連接，用于從三相電能計量設(shè)備處接收三相電力線路中各相以及合相的有功功率、無功功率和視在功率。

可選地，在所述電表中：zigbee通信接口，設(shè)置在電表的外框上；zigbee通信接口與dsp處理芯片連接，用于將三相電力線路中各相以及合相的有功功率、無功功率和視在功率發(fā)送到附近的抄表終端；封印移動識別設(shè)備和螺絲變動識別設(shè)備分別采用不同型號的cpld芯片來實(shí)現(xiàn)；以及可以將紅外發(fā)射器、紅外接收器、光耦器件、rs485驅(qū)動器和rs485通信接口集成在一塊集成電路板上。

另外，dsp芯片，也稱數(shù)字信號處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號處理運(yùn)算的微處理器，其主要應(yīng)用是實(shí)時快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。

根據(jù)數(shù)字信號處理的要求，dsp芯片一般具有如下主要特點(diǎn)：(1)在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法；(2)程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)；(3)片內(nèi)具有快速ram，通常可通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問；(4)具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持；(5)快速的中斷處理和硬件i/o支持；(6)具有在單周期內(nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器；(7)可以并行執(zhí)行多個操作；(8)支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。

采用本發(fā)明的基于圖像檢測的智能型電表，針對現(xiàn)有技術(shù)電表精度不高且無法實(shí)時防竊電的技術(shù)問題，通過對電表的測量機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化，提高測量的準(zhǔn)確性，還引入了基于圖像處理的封印檢測設(shè)備和螺絲檢測設(shè)備，用于識別電表外框上封印和螺絲的變動情況，并基于電表外框上封印和螺絲的變動情況實(shí)時做出電表是否被竊電的報警操作，從而解決了上述技術(shù)問題。

可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。