采用橫向掃描映射的變電站斷路器狀態(tài)視頻智能分析算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于變電站圖像智能分析領(lǐng)域及變電站設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測領(lǐng)域，涉及圖像處理和計算機等技術(shù)，特別是涉及一種采用橫向掃描映射的變電站斷路器狀態(tài)視頻智能分析算法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)在電網(wǎng)安全、生產(chǎn)運行中的應(yīng)用不斷深入和廣泛，傳統(tǒng)方式所采用的視頻監(jiān)控技術(shù)為電網(wǎng)設(shè)備遠程監(jiān)控提供遠程可視化的監(jiān)控手段，為遠程確認設(shè)備實際的狀態(tài)與監(jiān)控數(shù)據(jù)顯示狀態(tài)是否一致，提供了可靠和有效的確認手段，為準確做出決策提供了依據(jù)，然而，隨著該技術(shù)的不斷深入和推廣應(yīng)用，由于變電站數(shù)量眾多、站內(nèi)設(shè)備數(shù)量龐大，若每個設(shè)備的狀態(tài)查看和確認都需要人工進行查看和確認，其所帶來的工作量將特別龐大，且工作效率低下，隨著電網(wǎng)技術(shù)對電網(wǎng)智能化水平要求的不斷提高，如何提高視頻監(jiān)控技術(shù)在電網(wǎng)智能化監(jiān)控技術(shù)中的應(yīng)用，將對電網(wǎng)智能化水平的提升起到促進作用。同時，將為電網(wǎng)設(shè)備的智能化監(jiān)控、智能化巡視提供技術(shù)手段。同時，變電站斷路器狀態(tài)的圖像識別對于電網(wǎng)智能化設(shè)備狀態(tài)巡視、設(shè)備告警聯(lián)動等電網(wǎng)生產(chǎn)運行監(jiān)控具有重要意義，對電網(wǎng)智能化水平的發(fā)展和提高具有一定的促進作用。由于變電站設(shè)備場景的復(fù)雜性，如果有效實現(xiàn)對變電站斷路器狀態(tài)的識別將是該技術(shù)的核心研究內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用橫向掃描映射的變電站斷路器狀態(tài)視頻智能分析算法，用于判斷變電站斷路器設(shè)備開合狀態(tài)的檢測方法，能夠有效提取出分合指示針的特征，排除外在影響因數(shù)，能夠最大限度地提高檢測的準確性和適用性。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的采用橫向掃描映射的變電站斷路器狀態(tài)視頻智能分析算法，包括變電站斷路器狀態(tài)圖片預(yù)處理、通過橫向分割線得到交叉點組、采用滑窗得到交叉點組合、采用斜率計算和特征判斷分離出有效線段和無效線段、根據(jù)有效線段最終判斷并得出短路其的開合狀態(tài)五個過程，該方法包括步驟如下:
[0005]S1:對原始視頻圖片采用濾波和二值化處理，將原始圖片轉(zhuǎn)換為二值化圖片；
[0006]S2:對二值化圖片采用橫向分割線，形成交叉點組；
[0007]S3:對交叉點采用2*2滑窗，形成關(guān)聯(lián)的交叉點組合；
[0008]S4:對交叉點組合采用斜率計算和特征判斷，分離出有效線段和無效線段；
[0009]S5:根據(jù)有效線段，最終判斷并得出短路其的開合狀態(tài)。
[0010]其中，變電站斷路器狀態(tài)圖片預(yù)處理具體步驟如下:
[0011]Sll:將原始圖片轉(zhuǎn)換為灰度圖片；
[0012]S12:采用切除灰度圖片的部分邊緣，得到新的灰度圖片；
[0013]S13:對灰度圖片，采用3*3窗口的平均值方式濾波；
[0014]S14:對濾波后的圖片采用Canny邊緣提取方式，得到二值化圖片。
[0015]其中，通過橫向分割線得到交叉點組具體步驟如下:
[0016]S21:采用間隔為10個像素的橫向分割線對圖像從上至下進行分割，分割過程中與二值化的邊緣點存在交集時；記錄該點為交叉點；
[0017]S22:將所有的交叉點記錄為數(shù)組，數(shù)組的排列方式為從左至右、從上往下的記錄順序。
[0018]其中，采用滑窗得到交叉點組合具體步驟如下:
[0019]S31:按照交叉點數(shù)組前后順序，依次采用2*2滑動窗口檢查該點(記錄為點I)是否存在連接的邊緣點；
[0020]S32:如果存在邊緣點，檢查該邊緣點是否為交叉點數(shù)組中的一個點，如果是交叉點則將該點記錄為點I的同組交叉點，如果不是則繼續(xù)滑動窗口檢查；
[0021]S33:如果不存在邊緣點，則結(jié)果該次的滑動窗口檢查過程，開始下一個交叉點檢查過程；
[0022]S34:通過循環(huán)執(zhí)行上述過程，最終得到多組交叉點的集合，每組交叉點均為在同一連通的邊緣線上。
[0023]其中，采用斜率計算和特征判斷分離出有效線段和無效線段具體步驟如下:
[0024]S41:計算每組集合的交叉點的斜率組合，計算每組中相鄰的交叉點之間的斜率，并形成相應(yīng)的斜率組合；
[0025]S42:根據(jù)斜率組合中的值，判斷該交叉點組合是否為有效線段或無效線段，并排除無效限度，保留有效線段。
[0026]其中，根據(jù)有效線段最終判斷并得出短路其的開合狀態(tài)具體步驟如下:
[0027]S51:將有效線段分別統(tǒng)計各線段的斜率，判斷是否為判斷斷路器狀態(tài)的合理數(shù)據(jù)，如果不是合理數(shù)據(jù)則進行排除；
[0028]S52:根據(jù)最終的數(shù)據(jù)，判斷斷路器的開合狀態(tài)。
[0029]本發(fā)明的方法，具備對視頻圖像中所監(jiān)控的電力應(yīng)用場景為復(fù)雜場景或簡單場景時，采用橫向掃描映射的視頻智能分析算法，對變電站斷路器設(shè)備分合狀態(tài)進行檢測的能力。若采用常用的Hough變換的方法對圖像中的線段進行檢測的方法，容易受圖像的清晰度、圖像中其它干擾線段、指示盤外圓、拍攝時的監(jiān)控角度等因數(shù)影響，導(dǎo)致最終檢測出過多的線段或者無法檢測到線段等，常用的Hough變換將無法適用于多種應(yīng)用場景下的斷路器設(shè)備分合狀態(tài)的檢測。采用基于橫向掃描映射的視頻智能分析算法，能夠有效提取出分合指示針的特征，排除外在影響因數(shù)，能夠最大限度地提高檢測的準確性和適用性。
[0030]本發(fā)明的方法易于實現(xiàn)和應(yīng)用，主要可以應(yīng)用于電網(wǎng)智能化設(shè)備狀態(tài)巡視、設(shè)備告警聯(lián)動等電網(wǎng)生產(chǎn)運行智能化遠程監(jiān)控中，對電網(wǎng)智能化水平的發(fā)展和提高具有一定的促進作用。
【附圖說明】
[0031]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做更進一步的具體說明，本發(fā)明的上述和/或其他方面的優(yōu)點將會變得更加清楚。
[0032]圖1為本發(fā)明的流程框圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明技術(shù)方法中所涉及的各個細節(jié)問題。應(yīng)指出的是，所描述的實施例僅旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。
[0034]本發(fā)明是一種采用橫向掃描映射的變電站斷路器狀態(tài)視頻智能分析算法，變電站斷路器狀態(tài)通過變電站內(nèi)的機構(gòu)箱上的指針方向表示其開合狀態(tài)，利用變電站監(jiān)控攝像機的圖像，采用視頻智能分析算法實現(xiàn)對其開合狀態(tài)的自動判別，步驟如下:基于圖像的標注對圖像進行分割處理，分割出需要進行處理的圖像范圍；對原始圖像進行濾波處理和二值化處理，將原始圖片轉(zhuǎn)換為二值化圖像；對轉(zhuǎn)換后的二值化圖像采用多組橫向分割線進行掃描，掃描的橫向分割線與二值化圖像形成一系列的交叉點，對每個交叉點采用2*2的滑動窗口對周圍進行掃描，確定哪些交叉點處于同一條線段；求解每條線的分段斜率；根據(jù)每個分段斜率判斷哪些二值化圖像中的線段是實際的開合指示，最終判斷出機構(gòu)箱上的指針方向所表示的開合狀態(tài)。變電站斷路器狀態(tài)的圖像識別對于電網(wǎng)智能化設(shè)備狀態(tài)巡視、設(shè)備告警聯(lián)動等電網(wǎng)生產(chǎn)運行監(jiān)控具有重要意義，對電網(wǎng)智能化水平的發(fā)展和提高具有一定的促進作用。
[0035]圖1所示為采用橫向掃描映射的變電站斷路器狀態(tài)視頻智能分析算法的流程框圖，本方法分為變電站斷路器狀態(tài)圖片預(yù)處理、通過橫向分割線得到交叉點組、采用滑窗得到交叉點組合、采用斜率計算和特征判斷分離出有效線段和無效線段、根據(jù)有效線段最終判斷并得出短路其的開合狀態(tài)五個過程。
[0036]所述的變電站斷路器狀態(tài)圖片預(yù)處理包括步驟:將原始圖片轉(zhuǎn)換為灰度圖片；采用切除灰度圖片的部分邊緣，得到新的灰度圖片；對灰度圖片，采用3*3窗口的平均值方式濾波；對濾波后的圖片采用Canny邊緣提取方式，得到二值化圖片。
[0037]所述的通過橫向分割線得到交叉點組包括步驟:采用間隔為10個像素的橫向分割線對圖像從上至下進行分割，分割過程中與二值化的邊緣點存在交集時；記錄該點為交叉點；將所有的交叉點記錄為數(shù)組，數(shù)組的排列方式為從左至右、從上往下的記錄順序。
[0038]所述的采用滑窗得到交叉點包括步驟:按照交叉點數(shù)組前后順序，依次采用2*2滑動窗口檢查該點(記錄為點1，作為起始點)是否存在連接的邊緣點；如果存在邊緣點，檢查該邊緣點是否為交叉點數(shù)組中的一個點，如果是交叉點則將該點記錄為點I的同組交叉點，如果不是則繼續(xù)滑動窗口檢查；如果不存在邊緣點，則結(jié)果該次的滑動窗口檢查過程，開始下一個交叉點檢查過程；通過循環(huán)執(zhí)行上述過程，最