[发明专利]一种汽包水位图像识别方法及其装置

权利要求书

1.一种汽包水位图像识别方法，其特征在于，包括：

S1：通过具有视觉系统的智能工业摄像机获取汽包水位的第一图像信息，将所述第一图像信息进行预处理，得到预处理后的第二图像信息；

S2：根据所述第二图像信息得到汽包水位刻度所在的位置图像；

S3：利用视觉系统将所述汽包水位刻度所在的位置图像分为不同状态的若干水位图像；

S4：采用深度学习多分类模型识别若干所述水位图像，组成模型训练集，所述训练集包含m组训练样本，表示为：，定义其所述训练集的损失函数为：，其中h_w，b为输出值，W为权值参数，b为偏置，x^（i）为第i组训练样本的输入，y^（i）为第i组训练样本的期望输出，h_w,b(x^（i）)-y^（i）为神经网络训练后的预测结果，并将所述训练集导入至轻量级模型MobileNetV2进行训练，得到水位识别模型，并通过视觉系统输出水位识别模型的若干所述水位图像转换成开关量或模拟量信号至机组控制系统；

S5：将获得的开关量或模拟量信号通过集成在所述智能工业摄像机上的标准通讯协议接口以及可扩展的I/O信号通道与控制系统通讯连接或硬接线连接，将所述开关量或模拟量信号的汽包水位测量值进行比较修正，得到正确的汽包水位值和汽包水位动作条件。

2.根据权利要求1所述的汽包水位图像识别方法，其特征在于，所述通过具有视觉系统的智能工业摄像机获取汽包水位的第一图像信息，将所述第一图像信息进行预处理，得到预处理后的第二图像信息的步骤中，包括：

将所述第一图像信息进行归一化，将其等分成N行N列的网格，分别统计各个网格中黑像素的数量，获得N*N维的网格特征向量，提取代表汽包水位大小的外围特征向量，判断所述图像信息中汽包水位刻度所在位置。

3.根据权利要求1所述的汽包水位图像识别方法，其特征在于，所述利用视觉系统将所述汽包水位刻度所在的位置图像分为不同状态的若干水位图像的步骤中，包括：

通过所述视觉系统将不同状态下的若干水位图像分为以下7种：高A、高B、高C、低A、低B、低C、正常。

4.根据权利要求1所述的汽包水位图像识别方法，其特征在于，所述步骤S4包括：采集不同水位图像组成模型训练集；选用轻量级模型MobileNetV2作为模型，并使用训练集进行训练。

5.根据权利要求4所述的汽包水位图像识别方法，其特征在于，所述采集不同水位图像组成模型训练集；选用轻量级模型MobileNetV2作为模型，并使用训练集进行训练的步骤包括：

采用小样本问题训练方法进行若干水位图像的训练集训练，具体为：

预训阶段：采用与所述水位图像同源的公共图像集进行训练；

微调阶段：用所述不同状态的水位图像进行训练，完成模型的微调，得到水位识别模型。

6.根据权利要求1所述的汽包水位图像识别方法，其特征在于，所述采用深度学习多分类模型识别若干所述水位图像还包括：

计算所述训练集的损失函数后，经过激活函数的作用得到输出的特征图，公式如下：

其中表示层数，表示特征图第层的特征图，和表示特征图第层的权值和偏置，表示特征图第层中第个卷积核对应的第个卷积窗口，表示特征图第层输入的加权和，*表示二维卷积操作，表示所选择的输入特征图的集合，是隐含层激活函数，表示特征图第层的第个特征图。

7.根据权利要求1所述的汽包水位图像识别方法，其特征在于，所述将获得的开关量或模拟量信号通过集成在所述智能工业摄像机上的标准通讯协议接口以及可扩展的I/O信号通道与控制系统通讯连接或硬接线连接，将所述开关量或模拟量信号的汽包水位测量值进行比较修正，得到正确的汽包水位值和汽包水位动作条件的步骤中，包括：

根据不同状态下的水位图像转换成开关量或模拟量信号，将开关量或模拟量信号和汽包双色水位计测量的汽包水位测量值进行比较修正。