一种判断密度表的工作状态的方法

摘要

一种判断密度表的工作状态的方法，包括步骤A：采集密度表图片；步骤B：建立训练数据集；步骤C：基于训练数据集获得检测模型，检测模型用于检测出密度表图片的气压临界区域和指针区域；步骤D：将待检测密度表图片输入检测模型，以获取气压临界区域和指针区域的位置矩形框坐标和类别信息；步骤E：根据位置矩形框坐标分别裁剪出气压临界区域图片和指针区域图片；步骤F：根据面积交并比值判断密度表当前是否处于气压临界状态；步骤G：密度表处于非气压临界状态时，分别统计指针区域图片中对应像素的数目；步骤H：根据对应像素数目判断密度表的工作状态。本发明解决人工现场巡检所存在的工作量大、巡检效率低和存在安全隐患的问题。

权利要求

1.一种判断密度表的工作状态的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤A：采集不同光照、不同角度下的密度表图片；

步骤B：标注密度表图片，将每张密度表图片的标注信息保存至对应的标注信息文件，建立包含有密度表图片和标注信息文件的训练数据集；

步骤C：基于所述训练数据集训练目标检测网络以获得检测模型，所述检测模型用于检测出密度表图片的气压临界区域和指针区域；

步骤D：将待检测密度表图片输入所述检测模型，以获取所述待检测密度表图片中气压临界区域和指针区域的位置矩形框坐标和类别信息；

步骤E：根据所述位置矩形框坐标从所述待检测密度表图片中分别裁剪出气压临界区域图片和指针区域图片；

步骤F：基于所述气压临界区域图片和所述指针区域图片获取所述气压临界区域和所述指针区域的面积交并比值，根据所述面积交并比值判断密度表当前是否处于气压临界状态，若密度表处于非气压临界状态，则执行步骤G；

步骤G：分别统计所述指针区域图片中对应像素的数目；

包括如下步骤：

步骤G1：将指针区域图片的宽和高重新设定像素；

步骤G2：增强执行步骤G1后的指针区域图片的对比度和饱和度；

步骤G3：提取出指针区域图片的第一色彩通道图片和第二色彩通道图片；

步骤G4：对第一色彩通道图片进行二值化处理以得到二值化图片，统计二值化图片中的像素值等于255的像素的数目，该数目即为指针区域图片中第一色彩像素的数目；

对第二色彩通道图片进行二值化处理以得到二值化图片，统计二值化图片中的像素值等于255的像素的数目，该数目即为指针区域图片中第二色彩像素的数目；

步骤H：根据所述指针区域图片中对应像素的数目判断密度表在非气压临界状态下的工作状态，包括执行如下步骤：当Rn=0且Gn>0时，密度表处于气压正常状态；

当Rn>0且Gn=0时，密度表处于气压过低状态；

当Rn>0且Gn>0时，若Rn>Gn，则密度表处于气压过低状态，若Rn

其中：

Gn表示第一色彩像素的数目；

Rn表示第二色彩像素的数目。

2.根据权利要求1所述一种判断密度表的工作状态的方法，其特征在于：在所述步骤B中，包括执行如下步骤：步骤B1：分别标注出每张密度表图片中的气压临界区域和指针区域的位置、类型名；

步骤B2：每张密度表图片对应建立一个标注信息文件，将每张密度表图片的标注信息保存至对应的标注信息文件；

步骤B3：建立训练数据集，所述训练数据集包含有所有密度表图片和标注信息文件。

3.根据权利要求1所述一种判断密度表的工作状态的方法，其特征在于：在所述步骤D中，包括执行如下步骤：步骤D1：将所述待检测密度表图片输入到检测模型；

步骤D2：所述检测模型分别检测出所述待检测密度表图片中的气压临界区域和指针区域；

步骤D3：所述检测模型分别以第一格式返回气压临界区域和指针区域的位置矩形框坐标、类别信息。

4.根据权利要求3所述一种判断密度表的工作状态的方法，其特征在于：所述第一格式包括 ；

其中：

表示位置矩形框的左上角横坐标；

表示位置矩形框的左上角纵坐标；

表示位置矩形框的右下角横坐标；

表示位置矩形框的右下角纵坐标；

label表示所述检测模型所检测到的区域是气压临界区域还是指针区域。

5.根据权利要求1所述一种判断密度表的工作状态的方法，其特征在于：在所述步骤F中，包括根据公式一获取所述气压临界区域和所述指针区域的面积交并比值；

‑‑公式一；

其中：

Rato表示面积交并比值；

表示气压临界区域的面积，气压临界区域的坐标值可表示为 ；

表示指针区域的面积，指针区域的坐标值可表示为 ；

表示指针区域和气压临界区域的交集区域的面积。

6.根据权利要求5所述一种判断密度表的工作状态的方法，其特征在于：根据气压临界区域和指针区域的坐标值获取所述交集区域的坐标值；

其中：

表示交集区域的左上角横坐标, ；

表示交集区域的左上角纵坐标， ；

表示交集区域的右下角横坐标， ；

表示交集区域的右下角纵坐标， 。

7.根据权利要求6所述一种判断密度表的工作状态的方法，其特征在于：根据气压临界区域的坐标值获取气压临界区域的面积 ；

其中， ；

根据指针区域的坐标值获取指针区域的面积 ；

其中， ；

根据交集区域的坐标值获取交集区域的面积 ；

其中， ；

若 或 时，则不存在所述交集区域， 。

8.根据权利要求5所述一种判断密度表的工作状态的方法，其特征在于：在所述步骤F中，根据所述面积交并比值判断密度表当前是否处于气压临界状态包括：若面积交并比值Rato大于预设值时，判断密度表当前处于气压临界状态，反之，密度表当前处于非气压临界状态。

说明书

一种判断密度表的工作状态的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及表状态检测技术领域，尤其涉及一种判断密度表的工作状态的方法。

背景技术

[0002] 配电房中普遍存在大量的密度表，其外观比较简单，由一根带色指针、多个刻度值数字和两种不同颜色的两段弧形刻度组成。密度表能通过指针及刻度直观显示断路器中的
密度值，是电力巡检人员每次去现场巡检必须检查的仪表器件。密度表一共有三种状态需
要判断：第一种状态是气压正常状态，此时指针位于其中第一颜色的弧形刻度内；第二种状
态是气压临界状态，此时指针位于第一颜色的弧形刻度和第二颜色的弧形刻度的交界处，
巡检人员需要准备更换该密度表对应的密度继电器；第三种状态是气压过低状态，此时指
针位于第二颜色的刻度弧内，巡检人员需要马上更换该密度表对应的密度继电器，并进行
巡检报备。

[0003] 由于每个供电所下属的配电房或者开关站数量众多，目前的配电房的日常主要是靠人工进行现场巡检，具有工作量大、巡检效率低和存在安全隐患等问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于针对背景技术中的缺陷，提出一种判断密度表的工作状态的方法。本发明通过对机器人拍摄回来的密度表图片，依据气压临界区域与指针区域的位置关
系、指针区域颜色自动进行气压正常、气压临界和气压过低三种工作状态的自动判断，具备
实现简单、准确性高的特点，能够满足巡检机器的性能要求，完美解决人工现场巡检所存在
的工作量大、巡检效率低和存在安全隐患的问题。

[0005] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种判断密度表的工作状态的方法，包括如下步骤：

[0007] 步骤A：采集不同光照、不同角度下的密度表图片；

[0008] 步骤B：标注密度表图片，将每张密度表图片的标注信息保存至对应的标注信息文件，建立包含有密度表图片和标注信息文件的训练数据集；

[0009] 步骤C：基于所述训练数据集训练目标检测网络以获得检测模型，所述检测模型用于检测出密度表图片的气压临界区域和指针区域；

[0010] 步骤D：将待检测密度表图片输入所述检测模型，以获取所述待检测密度表图片中气压临界区域和指针区域的位置矩形框坐标和类别信息；

[0011] 步骤E：根据所述位置矩形框坐标从所述待检测密度表图片中分别裁剪出气压临界区域图片和指针区域图片；

[0012] 步骤F：基于所述气压临界区域图片和所述指针区域图片获取所述气压临界区域和所述指针区域的面积交并比值，根据所述面积交并比值判断密度表当前是否处于气压临
界状态，若密度表处于非气压临界状态，则执行步骤G；

[0013] 步骤G：分别统计所述指针区域图片中对应像素的数目；

[0014] 步骤H：根据所述指针区域图片中对应像素的数目判断密度表在非气压临界状态下的工作状态。

[0015] 优选的，在所述步骤B中，包括执行如下步骤：

[0016] 步骤B1：分别标注出每张密度表图片中的气压临界区域和指针区域的位置、类型名；

[0017] 步骤B2：每张密度表图片对应建立一个标注信息文件，将每张密度表图片的标注信息保存至对应的标注信息文件；

[0018] 步骤B3：建立训练数据集，所述训练数据集包含有所有密度表图片和标注信息文件。

[0019] 优选的，在所述步骤D中，包括执行如下步骤：

[0020] 步骤D1：将所述待检测密度表图片输入到检测模型；

[0021] 步骤D2：所述检测模型分别检测出所述待检测密度表图片中的气压临界区域和指针区域；

[0022] 步骤D3：所述检测模型分别以第一格式返回气压临界区域和指针区域的位置矩形框坐标、类别信息。

[0023] 优选的，所述第一格式包括 ；

[0024] 其中：

[0025] 表示位置矩形框的左上角横坐标；

[0026] 表示位置矩形框的左上角纵坐标；

[0027] 表示位置矩形框的右下角横坐标；

[0028] 表示位置矩形框的右下角纵坐标；

[0029] label表示所述检测模型所检测到的区域是气压临界区域还是指针区域。

[0030] 优选的，在所述步骤F中，包括根据公式一获取所述气压临界区域和所述指针区域的面积交并比值；

[0031] ‑‑公式一；

[0032] 其中：

[0033] Rato表示面积交并比值；

[0034] 表示气压临界区域的面积，气压临界区域的坐标值可表示为 ；

[0035] 表示指针区域的面积，指针区域的坐标值可表示为 ；

[0036] 表示指针区域和气压临界区域的交集区域的面积。

[0037] 优选的，根据气压临界区域和指针区域的坐标值获取所述交集区域的坐标值；

[0038] 其中：

[0039] 表示交集区域的左上角横坐标,  ；

[0040] 表示交集区域的左上角纵坐标， ；

[0041] 表示交集区域的右下角横坐标， ；

[0042] 表示交集区域的右下角纵坐标， 。

[0043] 优选的，根据气压临界区域的坐标值获取气压临界区域的面积 ；

[0044] 其中， ；

[0045] 根据指针区域的坐标值获取指针区域的面积 ；

[0046] 其中， ；

[0047] 根据交集区域的坐标值获取交集区域的面积 ；

[0048] 其中， ；

[0049] 若 或 时，则不存在所述交集区域， 。

[0050] 优选的，在所述步骤F中，根据所述面积交并比值判断密度表当前是否处于气压临界状态包括：

[0051] 若面积交并比值Rato大于预设值时，判断密度表当前处于气压临界状态，反之，密度表当前处于非气压临界状态。

[0052] 优选的，在所述步骤G中，当密度表处于非气压临界状态时，分别统计所述指针区域图片中对应像素的数目，包括如下步骤：

[0053] 步骤G1：将指针区域图片的宽和高重新设定像素；

[0054] 步骤G2：增强执行步骤G1后的指针区域图片的对比度和饱和度；

[0055] 步骤G3：提取出指针区域图片的第一色彩通道图片和第二色彩通道图片；

[0056] 步骤G4：对第一色彩通道图片进行二值化处理以得到二值化图片，统计二值化图片中的像素值等于255的像素的数目，该数目即为指针区域图片中第一色彩像素的数目；

[0057] 对第二色彩通道图片进行二值化处理以得到二值化图片，统计二值化图片中的像素值等于255的像素的数目，该数目即为指针区域图片中第二色彩像素的数目。

[0058] 优选的，在所述步骤H中，包括执行如下步骤：

[0059] 当 且 时，密度表处于气压正常状态；

[0060] 当 且 时，密度表处于气压过低状态；

[0061] 当 且 时，若 ，则密度表处于气压过低状态，若，则密度表处于气压正常状态；

[0062] 其中：

[0063] Gn表示第一色彩像素的数目；

[0064] Rn表示第二色彩像素的数目。

[0065] 本申请的技术方案所产生的有益效果：

[0066] 本发明通过对机器人拍摄回来的密度表图片，依据气压临界区域与指针区域的位置关系、指针区域颜色自动进行气压正常、气压临界和气压过低三种工作状态的自动判断，
具备实现简单、准确性高的特点，能够满足巡检机器的性能要求，完美解决人工现场巡检所
存在的工作量大、巡检效率低和存在安全隐患的问题。

附图说明

[0067] 图1是本发明的一个实施例的判断密度表的工作状态的方法的流程图；

[0068] 图2是本发明的一个实施例的六氟化硫密度表检测目标说明示意图；

[0069] 图3是本发明一个实施例的面积交并比值 Rato 说明示意图。

具体实施方式

[0070] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

[0071] 配电房中普遍存在大量的密度表，其外观比较简单，由一根带色指针、多个刻度值数字和两种不同颜色的两段弧形刻度组成。如六氟化硫密度表能通过指针及刻度直观显示
如六氟化硫断路器中的如六氟化硫密度值，是电力巡检人员每次去现场巡检必须检查的仪
表器件。由于每个供电所下属的配电房或者开关站数量众多，目前的配电房的日常主要是
靠人工进行现场巡检，具有工作量大、巡检效率低和存在安全隐患等问题。为解决上述问
题，越来越多的智能配电房巡检机器人被广泛应用在配电房中替换人工进行日常巡检工
作，针对如何判断密度表的工作状态，本申请提出一种判断密度表的工作状态的方法，本方
法适用于具备下述结构的表的工作状态的判断，表的结构由一根带色指针、多个刻度值数
字和两种不同颜色的两段弧形刻度组成，包括但不限于六氟化硫密度表，如图2所示，六氟
化硫密度表一共有三种状态需要判断：第一种状态是气压正常状态，此时指针位于绿色弧
形刻度内；第二种状态是气压临界状态，此时指针位于红色弧形刻度和绿色弧形刻度的交
界处，巡检人员需要准备更换该六氟化硫密度表对应的六氟化硫密度继电器；第三种状态
是气压过低状态，此时指针位于红色刻度弧内，巡检人员需要马上更换该六氟化硫密度表
对应的六氟化硫密度继电器，并进行巡检报备，下文将以六氟化硫密度表作为具体实施例
阐述本发明的技术方案。

[0072] 如图1所示，具体包括如下步骤：

[0073] 步骤A：采集不同光照、不同角度下的密度表图片；

[0074] 在本实施例中，配电房巡检机器人自动巡检采集3000张包含多种光照和角度的六氟化硫密度表图片。

[0075] 步骤B：标注密度表图片，将每张密度表图片的标注信息保存至对应的标注信息文件，建立包含有密度表图片和标注信息文件的训练数据集；

[0076] 优选的，在所述步骤B中，包括执行如下步骤：

[0077] 步骤B1：分别标注出每张密度表图片中的气压临界区域和指针区域的位置、类型名；

[0078] 步骤B2：每张密度表图片对应建立一个标注信息文件，将每张密度表图片的标注信息保存至对应的标注信息文件；

[0079] 步骤B3：建立训练数据集，所述训练数据集包含有所有密度表图片和标注信息文件。

[0080] 在本实施例中，通过第三方标注软件LabelImage标注出每张六氟化硫密度表图片中的气压临界区域和指针区域的位置和类型名，并将标注信息保存在与每张图片对应的
xml文件中，最终建立一个包含3000张指示灯图片和3000个xml文件的训练数据集。

[0081] 步骤C：基于所述训练数据集训练目标检测网络以获得检测模型，所述检测模型用于检测出密度表图片的气压临界区域和指针区域；

[0082] 在本实施例中，用建立好的训练数据集训练YOLOv4目标检测网络，得到一个能够准确检测出气压临界区域和指针区域的检测模型Object_detector。

[0083] 步骤D：将待检测密度表图片输入所述检测模型，以获取所述待检测密度表图片中气压临界区域和指针区域的位置矩形框坐标和类别信息；

[0084] 优选的，在所述步骤D中，包括执行如下步骤：

[0085] 步骤D1：将所述待检测密度表图片输入到检测模型；

[0086] 步骤D2：所述检测模型分别检测出所述待检测密度表图片中的气压临界区域和指针区域；

[0087] 步骤D3：所述检测模型分别以第一格式返回气压临界区域和指针区域的位置矩形框坐标、类别信息。

[0088] 优选的，所述第一格式包括 ；

[0089] 其中：

[0090] 表示位置矩形框的左上角横坐标；

[0091] 表示位置矩形框的左上角纵坐标；

[0092] 表示位置矩形框的右下角横坐标；

[0093] 表示位置矩形框的右下角纵坐标；

[0094] label表示所述检测模型所检测到的区域是气压临界区域还是指针区域。

[0095] 步骤E：根据所述位置矩形框坐标从所述待检测密度表图片中分别裁剪出气压临界区域图片和指针区域图片；

[0096] 步骤F：基于所述气压临界区域图片和所述指针区域图片获取所述气压临界区域和所述指针区域的面积交并比值，根据所述面积交并比值判断密度表当前是否处于气压临
界状态，若密度表处于非气压临界状态，则执行步骤G；

[0097] 在本实施例中，如图3所示，通过判断气压临界区域和指针区域的面积交并比值Rato来判断六氟化硫密度表是处于气压临界状态还是非气压临界状态，若面积交并比值
Rato大于预设值时，判断密度表当前处于气压临界状态，反之，密度表当前处于非气压临界
状态。本实施例中的预设值为0.7，预设值的大小根据实际操作设定，非固定值。

[0098] 优选的，在所述步骤F中，包括根据公式一获取所述气压临界区域和所述指针区域的面积交并比值；

[0099] ‑‑公式一；

[0100] 其中：

[0101] Rato表示面积交并比值；

[0102] 表示气压临界区域的面积，气压临界区域的坐标值可表示为 ；

[0103] 表示指针区域的面积，指针区域的坐标值可表示为 ；

[0104] 表示指针区域和气压临界区域的交集区域的面积。

[0105] 在本实施例中，矩形A是气压临界区域，坐标值为 ；矩形B是指针区域，坐标值为 ，矩形区域C就是气压临界区域和指针区域的交集区域。

[0106] 优选的，根据气压临界区域和指针区域的坐标值获取所述交集区域的坐标值；

[0107] 其中：

[0108] 表示交集区域的左上角横坐标,  ；

[0109] 表示交集区域的左上角纵坐标， ；

[0110] 表示交集区域的右下角横坐标， ；

[0111] 表示交集区域的右下角纵坐标， 。

[0112] 优选的，根据气压临界区域的坐标值获取气压临界区域的面积 ；

[0113] 其中， ；

[0114] 根据指针区域的坐标值获取指针区域的面积 ；

[0115] 其中， ；

[0116] 根据交集区域的坐标值获取交集区域的面积 ；

[0117] 其中， ；

[0118] 若 或 时，则不存在所述交集区域， 。

[0119] 步骤G：分别统计所述指针区域图片中对应像素的数目；

[0120] 优选的，在所述步骤G中，当密度表处于非气压临界状态时，分别统计所述指针区域图片中对应像素的数目，包括如下步骤：

[0121] 步骤G1：将指针区域图片的宽和高重新设定像素；

[0122] 步骤G2：增强执行步骤G1后的指针区域图片的对比度和饱和度；

[0123] 步骤G3：提取出指针区域图片的第一色彩通道图片和第二色彩通道图片；

[0124] 步骤G4：对第一色彩通道图片进行二值化处理以得到二值化图片，统计二值化图片中的像素值等于255的像素的数目，该数目即为指针区域图片中第一色彩像素的数目；

[0125] 对第二色彩通道图片进行二值化处理以得到二值化图片，统计二值化图片中的像素值等于255的像素的数目，该数目即为指针区域图片中第二色彩像素的数目。

[0126] 如果步骤F中判断六氟化硫密度表处于非气压临界状态时，则分别统计出指针区域图片中绿色像素的数目Gn和红色像素的数目Rn，在本实施例中，六氟化硫密度表一共有
三种状态需要判断：第一种状态是气压正常状态，此时指针位于绿色弧形刻度内；第二种状
态是气压临界状态，此时指针位于红色弧形刻度和绿色弧形刻度的交界处，巡检人员需要
准备更换该六氟化硫密度表对应的六氟化硫密度继电器；第三种状态是气压过低状态，此
时指针位于红色刻度弧内，巡检人员需要马上更换该六氟化硫密度表对应的六氟化硫密度
继电器，并进行巡检报备。

[0127] 因此通过判断指针区域图片中的绿色像素的数目Gn和红色像素的数目Rn，即可明确知道当前指针处于哪个弧形刻度内。

[0128] 指针区域图片的对应像素数目的具体统计方法包括如下步骤：

[0129] 步骤G1：重新固定指针区域图片的宽和高都为30个像素。

[0130] 步骤G2：对固定大小后的指针区域图片进行对比度与饱和度的增强，增大像素的颜色差异。

[0131] 步骤G3：提取出指针区域图的绿色通道图片(G_img)和红色通道图片(R_img)。

[0132] 步骤G4：对G_img图片进行二值化处理得到二值化图片，统计出二值化图片中的像素值等于255的像素的数目，该数目就是指针区域图片中绿色像素的数目Gn。

[0133] 步骤G5：同理对R_img图片进行二值化处理得到二值化图片，统计出二值化图片中的像素值等于255的像素的数目，该数目就是指针区域图片中红色像素的数目Rn。

[0134] 步骤H：根据所述指针区域图片中对应像素的数目判断密度表在非气压临界状态下的工作状态。

[0135] 优选的，在所述步骤H中，包括执行如下步骤：

[0136] 当 且 时，密度表处于气压正常状态；

[0137] 当 且 时，密度表处于气压过低状态；

[0138] 当 且 时，若 ，则密度表处于气压过低状态，若，则密度表处于气压正常状态；

[0139] 其中：

[0140] Gn表示第一色彩像素的数目；

[0141] Rn表示第二色彩像素的数目。

[0142] 在本实施例中，以六氟化硫密度表为例，则第一色彩像素表示绿色像素，第二色彩像素表示红色像素。

[0143] 依据像素数目判断六氟化硫密度表的工作状态包括：

[0144] (1)  并且 时，说明指针区域图片中不存在红色像素，只有绿色像素，判断六氟化硫密度表处于气压正常状态。

[0145] （2） 并且 时，说明指针区域图片中不存在绿色像素，只有红色像素，判断六氟化硫密度表处于气压过低状态。

[0146] （3）当 并且 时，说明指针区域图片同时存在绿色像素和红色像素。当Rn>Gn时，判断六氟化硫密度表处于气压过低状态，反之则判断判断六氟化硫密度表处于
气压正常状态。

[0147] 以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术
人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入
本发明的保护范围之内。