一種基于計算機視覺的采集儀表設備信息的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及計算機視覺分析領域，特別是涉及一種基于計算機視覺的采集儀表設 備信息的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，對各種現(xiàn)場儀表設備的數(shù)據(jù)采集存在著多種技術(shù)，包括現(xiàn)場總線、數(shù)字量和 模擬量采集技術(shù)、字碼和指針識別技術(shù)、圖像監(jiān)控識別技術(shù)等，但這些技術(shù)都存在一定的局 限性：第一，現(xiàn)場總線、數(shù)字量和模擬量采集技術(shù)基本需要在現(xiàn)場設備上安裝相關的電子傳 感器例如壓力變送器、電子溫度傳感器等實現(xiàn)數(shù)字量或模擬量的采集，在一些不容易安裝 電子傳感器的設備現(xiàn)場將無法使用；第二，現(xiàn)有的字碼識別技術(shù)和表盤指針識別設備只能 識別某一種設備的數(shù)字字碼和指針讀數(shù)，不能同時支持多種儀表設備的讀數(shù)識別，也不能 監(jiān)控設備的非讀數(shù)狀態(tài)信息；第三，現(xiàn)有的圖像監(jiān)控識別技術(shù)依賴多路圖像采集攝像頭在 固定位置對目標進行監(jiān)控和識別，因此導致圖像采集不夠靈活，而且也導致成本上升和安 裝麻煩等問題，更不能對現(xiàn)場整體情況進行大范圍多角度的靈活監(jiān)測，也不能進行多目標 對象的狀態(tài)讀數(shù)的識別和分析。總的來說，目前對儀表設備進行數(shù)據(jù)采集的技術(shù)存在著成 本高、自動化程度低、響應速度慢等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于計算機視覺的采集儀表 設備信息的系統(tǒng)，本發(fā)明的另一目的是提供一種基于計算機視覺的采集儀表設備信息的方 法。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是： 一種基于計算機視覺的采集儀表設備信息的系統(tǒng)，包括現(xiàn)場監(jiān)測設備、通信網(wǎng)絡及后 臺系統(tǒng)，所述現(xiàn)場監(jiān)測設備包括圖像采集模塊、處理器模塊、第一通信模塊、設備控制模塊 以及用于為現(xiàn)場監(jiān)測設備供電的電源模塊，所述處理器模塊分別與圖像采集模塊、設備控 制模塊和第一通信模塊連接； 所述后臺系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)交互控制模塊、圖像信息識別提取模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、第二通信 模塊及人機交互操作模塊，所述數(shù)據(jù)交互控制模塊分別與圖像信息識別提取模塊、數(shù)據(jù)庫 模塊、第二通信模塊及人機交互操作模塊連接，所述第二通信模塊通過通信網(wǎng)絡與第一通 信模塊連接并實現(xiàn)加密的雙向通信。
[0005] 進一步，所述圖像采集模塊包括可調(diào)焦鏡頭、感光成像模塊、亮度感應器、鏡頭電 機驅(qū)動模塊、紅外LED照明模塊以及紅外濾光片切換模塊，所述處理器模塊包括處理器、A/ D轉(zhuǎn)換模塊、內(nèi)存及閃存； 所述亮度感應器的輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與處理器的第一輸入端連接，所述可調(diào)焦 鏡頭用于將儀表設備成像到感光成像模塊上，所述感光成像模塊的輸出端與處理器的第二 輸入端連接，所述鏡頭電機驅(qū)動模塊的第一輸出端與紅外濾光片切換模塊的輸入端連接， 所述鏡頭電機驅(qū)動模塊的第二輸出端與可調(diào)焦鏡頭連接，所述處理器的第一輸出端與鏡頭 電機驅(qū)動模塊的輸入端連接，所述處理器的第二輸出端與紅外LED照明模塊的輸入端連 接，所述處理器分別與設備控制模塊、內(nèi)存及閃存連接。
[0006] 進一步，所述感光成像模塊采用C⑶或CMOS器件且所述感光成像模塊包括USB數(shù) 據(jù)通訊接口或視頻數(shù)據(jù)接口。
[0007] 進一步，所述通信網(wǎng)絡包括移動無線網(wǎng)絡、WIFI無線局域網(wǎng)絡、以太網(wǎng)絡和有線通 信網(wǎng)絡。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是： 采用所述的系統(tǒng)的一種基于計算機視覺的采集儀表設備信息的方法，包括： 51、 后臺系統(tǒng)獲取用戶輸入到人機交互操作模塊的預設的采集參數(shù)指令后下發(fā)到現(xiàn)場 監(jiān)測設備中； 52、 現(xiàn)場監(jiān)測設備根據(jù)預設的采集參數(shù)指令，調(diào)用圖像采集模塊采集一個或多個待監(jiān) 測儀表設備的圖像并發(fā)送到處理器模塊； 53、 處理器模塊對圖像采集模塊采集的圖像進行預處理，同時根據(jù)預設的采集參數(shù)指 令中的本地識別選項判斷是否在本地執(zhí)行圖像信息識別提取，若是，則直接執(zhí)行步驟S5,若 否，則直接將預處理后的圖像數(shù)據(jù)加密后上傳到后臺系統(tǒng)后執(zhí)行步驟S4 ; 54、 后臺系統(tǒng)通過第二通信模塊接收加密數(shù)據(jù)并進行解密后獲得預處理后的圖像數(shù)據(jù) 后，進而通過數(shù)據(jù)交互控制模塊將預處理后的圖像數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫模塊中，并通過圖像 信息識別提取模塊對預處理后的圖像數(shù)據(jù)進行基于計算機視覺的圖像信息識別提取后獲 得第一識別信息，進而將第一識別信息作為識別結(jié)果并保存到數(shù)據(jù)庫模塊后，直接執(zhí)行步 驟S9 ; 55、 現(xiàn)場監(jiān)測設備的處理器模塊對預處理后的圖像數(shù)據(jù)進行基于計算機視覺的圖像信 息識別提取后獲得第二識別信息，進而根據(jù)第二識別信息觸發(fā)執(zhí)行操作判斷條件的判斷， 進而根據(jù)判斷結(jié)果觸發(fā)執(zhí)行相應的響應操作指令，同時根據(jù)響應操作指令的設置將第二識 別信息和預處理后的圖像數(shù)據(jù)加密后上傳到后臺系統(tǒng)并執(zhí)行步驟S7,或者根據(jù)響應操作指 令的設置將第二識別信息加密后上傳到后臺系統(tǒng)并執(zhí)行步驟S6 ;所述操作判斷條件是指 由現(xiàn)場監(jiān)測設備采集到新的信息后或時間變化后觸發(fā)執(zhí)行的，對采集識別信息和時間因素 進行實時數(shù)值判斷，以及根據(jù)判斷結(jié)果執(zhí)行相應的響應操作指令的一項或多項的過程。具 體如何設置操作判斷條件可以根據(jù)具體的待監(jiān)測儀表設備進行多樣化設置； 56、 后臺系統(tǒng)通過第二通信模塊接收加密數(shù)據(jù)并進行解密后獲得第二識別信息，進而 通過數(shù)據(jù)交互控制模塊將第二識別信息作為識別結(jié)果并保存到數(shù)據(jù)庫模塊后，執(zhí)行步驟 S9 ； 57、 后臺系統(tǒng)通過第二通信模塊接收加密數(shù)據(jù)并進行解密后獲得第二識別信息和預處 理后的圖像數(shù)據(jù)后，進而通過數(shù)據(jù)交互控制模塊將預處理后的圖像數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫模塊 中，并通過圖像信息識別提取模塊對預處理后的圖像數(shù)據(jù)進行基于計算機視覺的圖像信息 識別提取分析后獲得第三識別信息，同時判斷第三識別信息是否與第二識別信息一致，若 是，則確認識別結(jié)果并存儲到數(shù)據(jù)庫模塊后直接執(zhí)行步驟S9,否則執(zhí)行步驟S8 ; 58、 后臺系統(tǒng)通過人機交互操作模塊發(fā)出識別信息不一致的提示，進而接收用戶輸入 的操作數(shù)據(jù)后，根據(jù)該操作數(shù)據(jù)確認識別結(jié)果并進行存儲到數(shù)據(jù)庫模塊后執(zhí)行步驟S9,或 者根據(jù)該操作數(shù)據(jù)向現(xiàn)場監(jiān)測設備下發(fā)預設的采集參數(shù)指令后返回執(zhí)行步驟Si; S9、后臺系統(tǒng)將識別結(jié)果及相關信息通過人機交互操作模塊進行顯示，同時根據(jù)識別 結(jié)果的內(nèi)容自動地判斷是否向現(xiàn)場監(jiān)測設備發(fā)出相應的控制指令； 所述人機交互操作模塊具備通過C/S(客戶端/服務器）方式、B/S(瀏覽器/服務器） 方式、APPS(移動手機應用）方式、移動短信/彩信方式實現(xiàn)與操作人員進行交互的能力。 [0009] 進一步，所述步驟Sl之前還包括以下步驟： so、將現(xiàn)場監(jiān)測設備的圖像采集模塊安裝到可以采集到待監(jiān)測儀表設備的清晰圖像的 位置上。
[0010] 進一步，所述步驟so,包括： 501、 將現(xiàn)場監(jiān)測設備的圖像采集模塊安裝到待監(jiān)測儀表設備附近的位置上，然后采用 圖像采集模塊采集待監(jiān)測儀表設備的圖像并上傳到后臺系統(tǒng)； 502、 后臺系統(tǒng)通過人機交互操作模塊顯示所采集的圖像，進而接收用戶輸入的對圖像 采集模塊的調(diào)節(jié)指令并下發(fā)到現(xiàn)場監(jiān)測設備； 503、 現(xiàn)場監(jiān)測設備接收調(diào)節(jié)指令后調(diào)節(jié)圖像采集模塊使得圖像采集模塊可以采集到 儀表設備的清晰圖像； 504、 后臺系統(tǒng)將調(diào)節(jié)指令保存到該待監(jiān)測儀表設備對應的預設采集參數(shù)指令中； 505、 后臺系統(tǒng)通過人機交互操作模塊接收操作人員輸入的圖像輪廓操作指令后，確定 并保存輪廓識別數(shù)據(jù)，進而生成采集目標識別模式。
[0011] 進一步，所述步驟S2,包括： 521、 現(xiàn)場監(jiān)測設備判斷符合預設的采集參數(shù)指令中的預設采集條件后，根據(jù)圖像采集 模塊返回的待監(jiān)測儀表設備的環(huán)境光的亮度值，自動判斷是否控制紅外LED照明模塊的開 啟以及控制紅外濾光片切換模塊的切換； 522、 現(xiàn)場監(jiān)測設備采用圖像采集模塊采集待監(jiān)測儀表設備的初始圖像后，通過處理器 模塊對所采集圖像進行實時輪廓識別處理，識別出圖像中主要物體的輪廓，并與目標識別 模式里的輪廓數(shù)據(jù)進行檢測和匹配，進而判斷待監(jiān)測儀表設備是否處在所采集圖像的圖像 范圍內(nèi)，若是，則直接執(zhí)行步驟S24,否則執(zhí)行步驟S23 ; 523、 現(xiàn)場監(jiān)測設備對圖像采集模塊進行微調(diào)，直到待監(jiān)測儀表設備處在所采集圖像的 圖像范圍內(nèi)； 524、 現(xiàn)場監(jiān)測設備調(diào)用圖像采集模塊采集一個或多個待監(jiān)測儀表設備的圖像并發(fā)送 到處理器模塊。
[0012] 進一步，所述步驟S2中所述預設的采集參數(shù)指令包括：采集目標識別模式、圖像 采集模塊調(diào)節(jié)指令參數(shù)、照明亮度、定時采集時間、采集次數(shù)、圖像分辨率、圖像縮放比例、 圖像信息識別提取選項、本地識別選項、操作判斷條件以及響應操作指令中的一項或多 項； 所述圖像采集模塊調(diào)節(jié)指令參數(shù)包括鏡頭對準目標的角度和位移以及鏡頭焦距，所述 響應操作指令包括上傳采集信息、上傳識別信息、上傳圖像、上傳告警和執(zhí)行控制。每一個 待監(jiān)測儀表設備可以有一套或以上的