【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及圖像處理，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法。
技術(shù)介紹
1、開(kāi)關(guān)柜電力系統(tǒng)中用于控制、保護(hù)和監(jiān)視電氣設(shè)備的重要組件，承擔(dān)著開(kāi)斷和關(guān)合電力線路、線路故障保護(hù)、監(jiān)測(cè)運(yùn)行電量數(shù)據(jù)等重要作用。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部包含大量元器件，每個(gè)元器件的安裝位置、接線方式等直接影響開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)，因此，在完成開(kāi)關(guān)柜中元器件的裝配作業(yè)之后，需要對(duì)內(nèi)部元器件進(jìn)行裝配檢測(cè)，以判斷是否裝配正常。
2、目前，公布號(hào)為cn110247328a的專利申請(qǐng)文件公開(kāi)了一種開(kāi)關(guān)柜內(nèi)基于圖像識(shí)別的位置判斷方法，所述方法包括：使用影像拍攝設(shè)備獲取開(kāi)關(guān)柜，內(nèi)底盤車位置、活門位置和接地開(kāi)關(guān)位置的影像，獲取的影像經(jīng)圖像識(shí)別軟件識(shí)別后，判斷開(kāi)關(guān)柜內(nèi)底盤車位置、活門位置和接地開(kāi)關(guān)位置是否在規(guī)定位置，當(dāng)圖像識(shí)別軟件識(shí)別判定開(kāi)關(guān)柜內(nèi)底盤車位置、活門位置和接地開(kāi)關(guān)位置中的一個(gè)或多個(gè)不在規(guī)定位置時(shí)，發(fā)出警報(bào)信號(hào)。
3、上述方法直接利用圖像識(shí)別軟件判斷開(kāi)關(guān)柜內(nèi)底盤車位置、活門位置和接地開(kāi)關(guān)位置是否在規(guī)定位置，然而，并未給出具體的判斷方法，且開(kāi)關(guān)柜中元器件數(shù)量眾多，相互之間存在電性連接，如何檢測(cè)開(kāi)關(guān)柜多個(gè)內(nèi)部元器件的安裝位置，準(zhǔn)確判斷電氣柜內(nèi)部元器件的裝配是否正常，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決如何檢測(cè)開(kāi)關(guān)柜多個(gè)內(nèi)部元器件的安裝位置的技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，能夠獲取開(kāi)關(guān)柜多個(gè)內(nèi)部元器件的安裝位置，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷電氣柜內(nèi)部元器件的裝配是否正
2、本申請(qǐng)第一方面，提供了一種基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法包括：獲取標(biāo)準(zhǔn)裝配圖中的標(biāo)準(zhǔn)圓，將相同元器件上包含所有標(biāo)準(zhǔn)圓的外接矩形作為所述元器件的元件區(qū)域，并獲取各標(biāo)準(zhǔn)圓的多維特征，所述多維特征包括圓心位置、圓面積、對(duì)稱性和接線特征；采集實(shí)時(shí)裝配圖中的檢測(cè)圓，響應(yīng)于任意元件區(qū)域內(nèi)檢測(cè)圓的數(shù)量不等于標(biāo)準(zhǔn)圓的數(shù)量，所述元件區(qū)域的裝配結(jié)果為異常，反之，對(duì)比所述元件區(qū)域內(nèi)檢測(cè)圓和標(biāo)準(zhǔn)圓間多維特征的相似度和相似度閾值，得到所述元件區(qū)域的裝配結(jié)果；所述對(duì)稱性的獲取方法包括：沿豎直方向的直徑將圓形區(qū)域劃分為多個(gè)子區(qū)域，計(jì)算各子區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的梯度方向之和，將梯度方向之和的方差作為對(duì)稱性；所述接線特征的獲取方法包括：在圓形區(qū)域的鄰域范圍中，計(jì)算每種預(yù)設(shè)顏色的面積占比；響應(yīng)于各預(yù)設(shè)顏色的面積占比均小于占比閾值，所述接線特征為未接線，反之，將面積占比最大的預(yù)設(shè)顏色作為接線特征；所述圓形區(qū)域?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)圓或檢測(cè)圓。
3、首先采集按照裝配標(biāo)準(zhǔn)裝配完成后的標(biāo)準(zhǔn)裝配圖，獲取標(biāo)準(zhǔn)裝配圖中的標(biāo)準(zhǔn)圓，對(duì)屬于相同元器件上的標(biāo)準(zhǔn)圓進(jìn)行標(biāo)注，并將相同元器件上包含所有標(biāo)準(zhǔn)圓的外接矩形作為所述元器件的元件區(qū)域，得到開(kāi)關(guān)柜多個(gè)內(nèi)部元器件的安裝位置；獲取每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圓的多維特征，該多維特征包括圓心位置、圓面積、對(duì)稱性和接線特征，其中，對(duì)稱性用于表示標(biāo)準(zhǔn)圓內(nèi)灰度信息的對(duì)稱程度，對(duì)稱性可以反映螺絲孔中螺絲釘在擰緊狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)角度，將對(duì)稱性作為多維特征中的一種，能夠反映實(shí)時(shí)裝配圖中各螺絲孔中螺絲釘?shù)乃删o狀態(tài)，以及有無(wú)螺絲釘；接線特征用于表示標(biāo)準(zhǔn)圓的接線方式；進(jìn)一步地，采集實(shí)時(shí)裝配圖中的檢測(cè)圓，如果一個(gè)元件區(qū)域內(nèi)檢測(cè)圓的數(shù)量不等于標(biāo)準(zhǔn)圓的數(shù)量，則可直接得到該元件區(qū)域的裝配結(jié)果，反之，獲取該元件區(qū)域內(nèi)檢測(cè)圓的多維特征，計(jì)算元件區(qū)域內(nèi)檢測(cè)圓和標(biāo)準(zhǔn)圓間多維特征的相似度，判斷該元件區(qū)域內(nèi)的實(shí)時(shí)裝配圖是否與標(biāo)準(zhǔn)裝配圖相近，得到該元件區(qū)域的裝配結(jié)果。
4、優(yōu)選地，所述獲取標(biāo)準(zhǔn)裝配圖中的標(biāo)準(zhǔn)圓包括：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝配圖進(jìn)行霍夫圓檢測(cè)，將檢測(cè)到的圓形輪廓作為標(biāo)準(zhǔn)圓。
5、優(yōu)選地，所述獲取標(biāo)準(zhǔn)裝配圖中的標(biāo)準(zhǔn)圓包括：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝配圖進(jìn)行霍夫圓檢測(cè)，得到多個(gè)初始輪廓；計(jì)算初始輪廓中輪廓點(diǎn)鄰接矩形內(nèi)各像素點(diǎn)的邊緣強(qiáng)度，并將邊緣強(qiáng)度最大的像素點(diǎn)替換為新的輪廓點(diǎn)，所述邊緣強(qiáng)度與梯度值呈正相關(guān)；利用最小二乘法擬合各輪廓點(diǎn)，將擬合結(jié)果作為修正輪廓，并將所有修正輪廓作為標(biāo)準(zhǔn)圓。
6、標(biāo)準(zhǔn)圓的準(zhǔn)確性直接影響裝配結(jié)果的準(zhǔn)確性，考慮到標(biāo)準(zhǔn)裝配圖中噪聲信息對(duì)霍夫圓檢測(cè)的影響，為保證標(biāo)準(zhǔn)圓的準(zhǔn)確性，在得到霍夫圓檢測(cè)的檢測(cè)結(jié)果之后，通過(guò)在鄰接矩形內(nèi)使用邊緣強(qiáng)度最大的像素點(diǎn)替換為輪廓點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)初始輪廓的修正。
7、優(yōu)選地，輪廓點(diǎn)的邊緣強(qiáng)度為：，為輪廓點(diǎn)的梯度值，為輪廓點(diǎn)的梯度方向，為從輪廓點(diǎn)指向初始輪廓圓心的方向向量，為梯度方向和方向向量間夾角的余弦值。
8、輪廓點(diǎn)的梯度值越大，輪廓點(diǎn)為邊緣點(diǎn)的概率越大；當(dāng)輪廓點(diǎn)的梯度方向和方向向量間夾角趨于0時(shí)，表示輪廓點(diǎn)為真實(shí)圓形輪廓上輪廓點(diǎn)的可能性越大，因此，綜合梯度值，以及梯度方向和方向向量的夾角計(jì)算輪廓點(diǎn)的邊緣強(qiáng)度，邊緣強(qiáng)度越大，輪廓點(diǎn)為圓形輪廓上邊緣點(diǎn)的概率就越大。
9、優(yōu)選地，所述最小二乘法擬合中的損失函數(shù)為：
10、，為初始輪廓中所有輪廓點(diǎn)，為輪廓點(diǎn)的邊緣強(qiáng)度，為初始輪廓中所有輪廓點(diǎn)的邊緣強(qiáng)度之和，為強(qiáng)度閾值，為輪廓點(diǎn)的位置坐標(biāo)，為以為圓心以為半徑的修正輪廓，為到修正輪廓的距離。
11、為輪廓點(diǎn)的歸一化邊緣強(qiáng)度，若該歸一化邊緣強(qiáng)度小于強(qiáng)度閾值，表示初始輪廓中的輪廓點(diǎn)不屬于真實(shí)圓形輪廓上的點(diǎn)，在計(jì)算最小二乘誤差擬合修正輪廓的過(guò)程中，不考慮初始輪廓中的輪廓點(diǎn)，提高修正輪廓的準(zhǔn)確性。
12、優(yōu)選地，所述將相同元器件上包含所有標(biāo)準(zhǔn)圓的外接矩形作為所述元器件的元件區(qū)域包括：獲取任意元器件上所有標(biāo)準(zhǔn)圓的圓心坐標(biāo)；依據(jù)所有圓心坐標(biāo)中的最大橫坐標(biāo)、最小橫坐標(biāo)、最大縱坐標(biāo)和最小縱坐標(biāo)構(gòu)建所述元器件的元件區(qū)域。
13、優(yōu)選地，所述沿豎直方向的直徑將圓形區(qū)域劃分為多個(gè)子區(qū)域包括：繪制多個(gè)垂直于豎直方向直徑的線段，且多個(gè)線段的間距相等；相鄰線段間的區(qū)域?yàn)樽訁^(qū)域。
14、優(yōu)選地，在采集實(shí)時(shí)裝配圖中的檢測(cè)圓之前，所述檢測(cè)方法還包括：對(duì)實(shí)時(shí)裝配圖進(jìn)行投影變換，當(dāng)投影誤差最小時(shí)得到投影變換后的實(shí)時(shí)裝配圖，所述投影誤差為實(shí)時(shí)裝配圖與標(biāo)準(zhǔn)裝配圖的歐氏距離。
15、采集實(shí)時(shí)裝配圖時(shí)的視角與標(biāo)準(zhǔn)裝配圖的視角存在差異，為避免視角差異影響裝配結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)實(shí)時(shí)裝配圖進(jìn)行投影變換，投影變換包括旋轉(zhuǎn)、平移、縮放和透視變換，當(dāng)投影誤差最小時(shí)，表示實(shí)時(shí)裝配圖處于和標(biāo)準(zhǔn)裝配圖相同的視角。
16、優(yōu)選地，所述元件區(qū)域內(nèi)檢測(cè)圓和標(biāo)準(zhǔn)圓間多維特征的相似度的獲取方法包括：計(jì)算檢測(cè)圓與每個(gè)未標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)圓的圓心距離，將圓心距離最小值對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)圓標(biāo)記并作為所述檢測(cè)圓的匹配圓；元件區(qū)域內(nèi)檢測(cè)圓和標(biāo)準(zhǔn)圓間多維特征的相似度為：
17、，為元件區(qū)域內(nèi)檢測(cè)圓的數(shù)量，為檢測(cè)圓的多維特征，為檢測(cè)圓匹配圓的多維特征，表示歐氏距離。
18、優(yōu)選地，對(duì)比所述元件區(qū)域內(nèi)檢測(cè)圓和標(biāo)準(zhǔn)圓間多維特征的相似度和相似度閾值，得到所述元件區(qū)域的裝配結(jié)果，包括：響應(yīng)于所述相似度大于等于相似度閾值，所述元件區(qū)域的裝配結(jié)果為正常，反之，元件區(qū)域的裝配結(jié)果為異常。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，所述獲取標(biāo)準(zhǔn)裝配圖中的標(biāo)準(zhǔn)圓包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，所述獲取標(biāo)準(zhǔn)裝配圖中的標(biāo)準(zhǔn)圓包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，輪廓點(diǎn)的邊緣強(qiáng)度為：，為輪廓點(diǎn)的梯度值，為輪廓點(diǎn)的梯度方向，為從輪廓點(diǎn)指向初始輪廓圓心的方向向量，為梯度方向和方向向量間夾角的余弦值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，所述最小二乘法擬合中的損失函數(shù)為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，所述將相同元器件上包含所有標(biāo)準(zhǔn)圓的外接矩形作為所述元器件的元件區(qū)域包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，所述沿豎直方向的直徑將圓形區(qū)域劃分為多個(gè)子區(qū)
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，在采集實(shí)時(shí)裝配圖中的檢測(cè)圓之前，所述檢測(cè)方法還包括：對(duì)實(shí)時(shí)裝配圖進(jìn)行投影變換，當(dāng)投影誤差最小時(shí)得到投影變換后的實(shí)時(shí)裝配圖，所述投影誤差為實(shí)時(shí)裝配圖與標(biāo)準(zhǔn)裝配圖的歐氏距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，所述元件區(qū)域內(nèi)檢測(cè)圓和標(biāo)準(zhǔn)圓間多維特征的相似度的獲取方法包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，對(duì)比所述元件區(qū)域內(nèi)檢測(cè)圓和標(biāo)準(zhǔn)圓間多維特征的相似度和相似度閾值，得到所述元件區(qū)域的裝配結(jié)果，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，所述獲取標(biāo)準(zhǔn)裝配圖中的標(biāo)準(zhǔn)圓包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，所述獲取標(biāo)準(zhǔn)裝配圖中的標(biāo)準(zhǔn)圓包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，輪廓點(diǎn)的邊緣強(qiáng)度為：，為輪廓點(diǎn)的梯度值，為輪廓點(diǎn)的梯度方向，為從輪廓點(diǎn)指向初始輪廓圓心的方向向量，為梯度方向和方向向量間夾角的余弦值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，所述最小二乘法擬合中的損失函數(shù)為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件裝配檢測(cè)方法，其特征在于，所述將相同元器件上包含所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：杜承嶸，杜云欽，李剛偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：陜西秦通電力集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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