[发明专利]一种基于图像检测的智能型电表的使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种基于图像检测的智能型电表 的使用方法。

背景技术

电表产品上，目前已经具备了多功能、网络化、智能化、数字化的需 求，能够满足当前各种计量的要求，如有功计量、无功计量、需量计算， 电网质量检测、电网事件记录等复杂功能，并能够作为通讯从站与中央控 制主站进行数据交互。

当前，用于测量电能使用情况的电表仍存在以下缺陷：精度不高，无 法同时满足供电方和用电方要求的数据分辨率；窃电情况时有发生，只能 通过人工手段去定点定时检测窃电情况是否存在，无法做到窃电的实时检 测。

因此，需要一种新型电表，对电表进行结构改造和升级，提高电表的 检测效率和准确性，同时，在电表设备空间内引入实时防窃电设备，提高 电表的防窃电性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于图像检测的智能型电表， 通过对电表的内部结构去冗余化，改善电表对供电线路电力参数的检测精 度，同时，采用有针对性的图像识别技术以实时检测到电表的封印和螺丝 变动情况，从而进一步判断电表是否被窃电，避免供电部门的经济损失扩 大。

根据本发明的一方面，提供了一种基于图像检测的智能型电表，包括 高清图像采集设备、图像预处理设备、图像识别设备和主控制器，高清图 像采集设备用于面向电表的外框进行拍摄以获得高清外框图像，图像预处 理设备用于对高清外框图像进行图像预处理，并将预处理结果发送给图像 识别设备以进行电表外框特征提取，主控制器与图像识别设备连接，用于 基于提取的电表外框特征确定电表是否发生窃电。

更具体地，在所述基于图像检测的智能型电表中，包括：高清图像采 集设备，设置在电表的上方，面向电表的外框进行拍摄，以获得高清外框 图像；复杂度检测设备，与高清图像采集设备连接，用于接收高清外框图 像，并基于高清外框图像计算并输出图像复杂度；灰度转化设备，与高清 图像采集设备连接，用于接收高清外框图像，针对高清外框图像中的每一 个像素点，提取其R、G、B三颜色通道分量，对R、G、B三颜色通道分 量赋予不同的权重值以进行加权平均，以获得对应的灰度值，所有像素点 的灰度值组成灰度化图像，其中R、G、B三颜色通道分量的权重值分别 为0.3、0.59和0.11；图像滤波设备，分别与复杂度检测设备和灰度转化设 备连接，用于基于图像复杂度确定选择的滤波策略，当图像复杂度在预设 复杂度范围下限以下时，选择高斯滤波策略对灰度化图像进行滤波，当图 像复杂度在预设复杂度范围上限以上时，选择均值滤波策略对灰度化图像 进行滤波，当图像复杂度在预设复杂度范围以内时，选择中值滤波策略对 灰度化图像进行滤波；全局二值化设备，分别与复杂度检测设备和图像滤 波设备连接，用于基于图像复杂度确定全局二值化阈值的确定策略，在确 定全局二值化阈值之后，使用全局二值化阈值将灰度化图像进行二值化处 理，使得处理后的二值化图像的像素值只有0或255这二种选择，其中基 于图像复杂度确定全局二值化阈值的确定策略具体包括：当图像复杂度在 预设复杂度范围下限以下时，采用双峰法确定全局二值化阈值，当图像复 杂度在预设复杂度范围上限以上时，采用最大类间方差法确定全局二值化 阈值，当图像复杂度在预设复杂度范围以内时，采用平均值法确定全局二 值化阈值；图像校正设备，与全局二值化设备连接以接收二值化图像，用 于对二值化图像依次进行旋转校正处理、冗余裁剪处理和图像归一化处 理，以获得校正图像；轮廓检测设备，分别与图像校正设备和灰度转化设 备连接，用于基于预设电表外框封印轮廓和电表外框螺丝轮廓检测校正图 像中电表外框封印的位置和电表外框螺丝的位置，并基于校正图像中电表 外框封印的位置从灰度化图像处分割出对应的电表外框封印图像，基于校 正图像中电表外框螺丝的位置从灰度化图像处分割出对应的电表外框螺 丝图像；封印移动识别设备，与轮廓检测设备和FLASH存储设备连接， 用于确定电表外框封印图像和预设灰度外框封印图像之间的匹配程度，并 基于匹配程度确定是否输出封印移动信号；螺丝变动识别设备，与轮廓检 测设备和FLASH存储设备连接，用于确定电表外框螺丝图像和预设灰度 外框螺丝图像之间的匹配程度，并基于匹配程度确定是否输出螺丝变动信 号；电流传感器，与三相电力线路连接，用于对三相电力线路中的电流信 号进行大小转换，输出相对于三相电力线路中的电流信号较小的微电流信 号；电压传感器，与三相电力线路连接，用于对三相电力线路中的电压信 号进行大小转换，输出相对于三相电力线路中的电压信号较小的微电压信 号；抗混叠滤波电路，分别与电流传感器和电压传感器连接，用于对接收 到的微电流信号和微电压信号进行抗混叠滤波处理，以输出处理后的微电 流信号和微电压信号；三相电能计量设备，与抗混叠滤波电路连接，基于 处理后的微电流信号和微电压信号确定三相电力线路中各相以及合相的 有功功率、无功功率和视在功率；整流设备，与三相电力线路连接，用于 将三相电力线路的交流电整流为直流电；稳压设备，与整流设备连接，用 于对直流电进行稳压处理；变压设备，与稳压设备连接，用于对稳压后的 直流电进行变压处理以获得各个电子设备所需要的工作电压，各个电子设 备所需要的工作电压包括36V、12V、5V和3.3V；日历时钟设备，包括日 历时钟芯片和锂电池，日历时钟芯片用于提供实时时钟数据，还通过同步 串行接口I2C与DSP处理芯片连接，锂电池与日历时钟芯片连接，用于在 断电情况下为日历时钟芯片提供备用电力支持；液晶显示设备，包括笔段 式液晶显示驱动器和液晶显示屏，笔段式液晶显示驱动器通过同步串行接 口I2C与DSP处理芯片连接，用于控制液晶显示屏上的显示内容；FLASH 存储设备，采用容量为1M字节的AT45DB081芯片，通过串行外设接口 SPI与DSP处理芯片进行双向数据交换，FLASH存储设备还用于存储预设 灰度外框封印图像和预设灰度外框螺丝图像；集成通信设备，与DSP处理 芯片连接，包括红外发射器、红外接收器、光耦器件、RS485驱动器和RS485 通信接口，红外发射器采用38kHz的调制光，通信速率为1200bps，红外 接收器采用集电极开路方式输出从接收到的红外光中解调出来的数字信 号，RS485驱动器与RS485通信接口连接，光耦器件用于将红外发射器和 红外接收器隔离于RS485驱动器和RS485通信接口；DSP处理芯片，与 封印移动识别设备和螺丝变动识别设备分别连接，当接收到封印移动信号 且接收到螺丝变动信号时，发出窃电确认信号，当只接收到封印移动信号 或只接收到螺丝变动信号时，发出窃电疑似信号，当封印移动信号和螺丝 变动信号都未接收到时，发出窃电否认信号；频分双工通信接口，与DSP 处理芯片连接，用于将窃电确认信号、窃电疑似信号或窃电否认信号无线 发送到远端的电力管理控制中心；其中，DSP处理芯片还分别与变压设备、 日历时钟设备、液晶显示设备、FLASH存储设备、集成通信设备和三相电 能计量设备连接，用于从三相电能计量设备处接收三相电力线路中各相以 及合相的有功功率、无功功率和视在功率。