一种页岩气田生产场站UPS指示灯状态的自动识别方法技术

本发明专利技术一种页岩气田生产场站UPS指示灯状态的自动识别方法，涉及指示灯视觉识别领域，采用霍夫圆检测目标图像，分离并记录所有的目标圆的圆心，同时采用图像直方图统计出目标图像并拟合边界的最小外接圆，融合霍夫圆检测和直方图统计拟合的圆进行直线拟合，然后进行三个三分矩形内指示灯查找，最后针对三个三分矩形内的指示灯进行像素亮度判断，专门用于UPS指示灯的检测，结果准确，误差率小，解决了现有技术由于UPS指示灯上端的中文字符的影响，无法较好地应用到识别UPS指示灯上的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种页岩气田生产场站UPS指示灯状态的自动识别方法
本专利技术涉及指示灯视觉识别领域，特别涉及一种页岩气田生产场站UPS指示灯状态的自动识别方法。
技术介绍
在现在的页岩气场站，有很多UPS指示灯，UPS指示灯用以知识电路的状态，一般的UPS指示灯含有三个指示灯，分别为运行指示灯、通信指示灯和报警指示灯，指示灯中文字符位于灯的正上方。处于运行状态时，运行指示灯呈现绿色，此时通讯指示灯和报警指示灯呈现灰色；处于通讯状态时，通讯指示灯呈现绿色，此时运行指示灯和报警指示灯呈现灰色；处于报警状态时，报警指示灯呈现绿色，此时运行指示灯和通讯指示灯呈现灰色。在页岩气场站用智能眼镜进行智能巡检或用摄像头抓拍采集UPS设备图像，并对采集到的图像进行智能图像检测分析，利用该方法可以自动检测出UPS指示灯状态。但是由于UPS指示灯上端的中文字符通常也会被检测到并对检测结果产生一定影响，因此现有的图像检测识别分析技术无法较好地应用到识别UPS指示灯上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供了一种页岩气田生产场站UPS指示灯状态的自动识别方法，采用霍夫圆检测目标图像，分离并记录所有的目标圆，同时采用图像直方图统计出目标图像并拟合边界的最小外接圆，融合霍夫圆和直方图拟合的圆进而进行像素亮度判断，解决了现有技术由于UPS指示灯上端的中文字符的影响，无法较好地应用到识别UPS指示灯上的问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种页岩气田生产场站UPS指示灯状态的自动识别方法，包括依次进行的以下步骤：r>步骤1：采集包含UPS指示灯的三个指示灯的原始图像；步骤2：对原始图像进行图像波段变换，分离出至少一个单波段图像；步骤3：对分离出的所有单波段图像分别进行霍夫圆检测，每个单波段图像确定一组圆心坐标；步骤4：对分离出的所有单波段图像分别进行图像直方图统计，在单波段图像和/或原始图像中确定出至少一组圆心坐标；步骤5：将步骤3和步骤4中确定的所有组的圆心坐标合并到一起，并对合并后的所有圆心坐标进行直线拟合，根据直线拟合结果一一识别出三个指示灯对应的区域；步骤6：选择一个单波段图像，在原始图像或选择的单波段图像上根据找出的三个指示灯区域的亮度值，判断出处于亮灯状态的指示灯。这里我们用霍夫圆检测和图像直方图统计两种方法分别拟合出图像中UPS指示灯的各个指示灯的圆形，然后将两种方法拟合的圆合并，由于这两种方法单独拟合都存在一定的问题，具体来说，霍夫圆检测是基于图像梯度检测图像中存在的近似圆的边界，那么在应用到识别UPS指示灯时，由于UPS指示灯的每个指示灯上面有对应的文字，而文字的边界也近似圆，因此霍夫圆检测可能会将文字边界检测识别出来，造成识别的误差；对于图像直方图统计，由于其是在进行灰度图像的变换后进行边缘检测来检测图像中的图像边界，受背景光干扰的因素会检测出多余的目标对象，有时多个目标像素连通在一起，会产生误检测。本专利技术中所述的一种页岩气田生产场站UPS指示灯状态的自动识别方法，将霍夫圆和图像直方图两种方法检测出的圆进行合并，并且对合并后的圆心进行直线拟合，由于两中方法的误差圆不同，因此在合并后拟合的直线和真实的直线误差更小。进一步地，所述步骤2具体为，将采集到的UPS指示灯的原始图像进行图像波段变换，在波段变换后的图像中分离出蓝色单波段图像、绿色单波段图像和红色单波段图像三个单波段图像。由于我们采集的原始图像一般来说是RGB空间的图像，因此我们将原始图像进行波段变换后分离出红色（R）单波段、绿色（G）单波段、蓝色（B）单波段这三种原色的单波段图像，这样可以将原始图像中的三原色信息分开，并且，UPS指示灯的灯泡一般采用发光二极管，灯泡颜色为绿色红色或蓝色的居多。进一步地，所述步骤4主要包括依次进行的以下步骤：步骤4-1：对步骤2中分离出来的所有单波段图像进行图像直方图统计，每幅单波段图像得到一幅直方图，获取每幅直方图中峰值对应的像素值，在每幅单波段图像中根据该单波段图像的直方图峰值的像素值确定一个预设阈值m；步骤4-2：置空每幅单波段图像中像素值小于该单波段图像的预设阈值m的像素，然后消除图像背景，保留目标边界；步骤4-3：对消除了背景的图像进行形态学分析，做图像的闭操作，剔除图像噪声，保留目标特征；步骤4-4：对保留了目标特征的图像进行图像边界查找，查找出目标边界，对查找到的目标边界进行最小外接圆拟合，构造出外接圆的圆心，并记录构造出的圆心和半径。进一步地，所述每幅单波段图像的预设阈值m是该单波段图像中直方图峰值对应的像素值的一半。进一步地，所述步骤4主要包括依次进行的以下步骤：步骤4-1：对步骤2中分离出来的所有单波段图像进行图像直方图统计，每幅单波段图像得到一幅直方图，获取每幅直方图中峰值对应的像素值，在每幅单波段图像中根据该单波段图像的直方图峰值的像素值确定一个预设阈值m’；步骤4-2：置空原始图像中像素值小于预设阈值m’的像素，然后消除图像背景，保留目标边界；步骤4-3：对消除了背景的图像进行形态学分析，做图像的闭操作，剔除图像噪声，保留目标特征；步骤4-4：对保留了目标特征的图像进行图像边界查找，查找出目标边界，对查找到的目标边界进行最小外接圆拟合，构造出外接圆的圆心，并记录构造出的圆心和半径。进一步地，所述原始图像的预设阈值m’是所有单波段图像中直方图峰值对应的像素值的一半的最小值。我们用m或m’结合数学中的二分法，将当前图像中的像素二分了，在选择单波段图像时，将小于m的值置为0，预设阈值m一般来说是该单波段图像中直方图峰值对应的像素值的一半；而在选择原始的彩色图像时，预设阈值m’一般来说是所有单波段图像中直方图峰值对应的像素值的一半的最小值。一般来说，带来误差的干扰因素中，较大一部分是像素值较低的干扰，这里我们直接将小于m或m’的值置零，这样可以更突出图像中像素的对比度，避免低像素值的误差干扰。进一步地，所述步骤5主要包括依次进行的以下步骤：步骤5-1：在所有图像中构造统一的二维直角坐标系，将步骤3和步骤4中确定的所有组的圆心坐标合并到一起；步骤5-2：并对合并后的所有圆心坐标进行直线拟合，求出拟合的直线方程；步骤5-3：将图像在坐标系中按宽度三等分划分成三个等宽等高的三分矩形，计算合并后的所有圆心距离每个三分矩形中心的距离，判断出每个圆心归属的三分矩形区域；计算每个三分矩形区域内的所有圆心的平均x坐标，依据直线方程和平均x坐标确定一个平均y坐标，进而在每个三分矩形内确定一个平均点。进一步地，所述步骤5-3中判断每个圆心归属的三分矩形区域时，如果一个三分矩形区域没有检测到点，则依据直线方程和已知两点的距离推断出该点。理论上来说，在步骤5-3中将圆心坐标分类到三个三分矩形内时，可能会有四个结果，即：一个三分矩形内没有圆心；两个三分矩形内没有圆心；三个三分矩形内都没有圆心；三个三分矩形内都有矩形。但是，三个三分矩形内都本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种页岩气田生产场站UPS指示灯状态的自动识别方法，其特征在于：包括依次进行的以下步骤：/n步骤1：采集包含UPS指示灯的三个指示灯的原始图像；/n步骤2：对原始图像进行图像波段变换，分离出至少一个单波段图像；/n步骤3：对分离出的所有单波段图像分别进行霍夫圆检测，每个单波段图像确定一组圆心坐标；/n步骤4：对分离出的所有单波段图像分别进行图像直方图统计，在单波段图像和/或原始图像中确定出至少一组圆心坐标；/n步骤5：将步骤3和步骤4中确定的所有组的圆心坐标合并到一起，并对合并后的所有圆心坐标进行直线拟合，根据直线拟合结果一一识别出三个指示灯对应的区域；/n步骤6：选择一个单波段图像，在原始图像或选择的单波段图像上根据找出的三个指示灯区域的亮度值，判断出处于亮灯状态的指示灯。/n

【技术特征摘要】
1.一种页岩气田生产场站UPS指示灯状态的自动识别方法，其特征在于：包括依次进行的以下步骤：
步骤1：采集包含UPS指示灯的三个指示灯的原始图像；
步骤2：对原始图像进行图像波段变换，分离出至少一个单波段图像；
步骤3：对分离出的所有单波段图像分别进行霍夫圆检测，每个单波段图像确定一组圆心坐标；
步骤4：对分离出的所有单波段图像分别进行图像直方图统计，在单波段图像和/或原始图像中确定出至少一组圆心坐标；
步骤5：将步骤3和步骤4中确定的所有组的圆心坐标合并到一起，并对合并后的所有圆心坐标进行直线拟合，根据直线拟合结果一一识别出三个指示灯对应的区域；
步骤6：选择一个单波段图像，在原始图像或选择的单波段图像上根据找出的三个指示灯区域的亮度值，判断出处于亮灯状态的指示灯。


2.根据权利要求1所述的一种页岩气田生产场站UPS指示灯状态的自动识别方法，其特征在于：所述步骤2具体为，将采集到的UPS指示灯的原始图像进行图像波段变换，在波段变换后的图像中分离出蓝色单波段图像、绿色单波段图像和红色单波段图像三个单波段图像。


3.根据权利要求1所述的一种页岩气田生产场站UPS指示灯状态的自动识别方法，其特征在于：所述步骤4主要包括依次进行的以下步骤：
步骤4-1：对步骤2中分离出来的所有单波段图像进行图像直方图统计，每幅单波段图像得到一幅直方图，获取每幅直方图中峰值对应的像素值，在每幅单波段图像中根据该单波段图像的直方图峰值的像素值确定一个预设阈值m；
步骤4-2：置空每幅单波段图像中像素值小于该单波段图像的预设阈值m的像素，然后消除图像背景，保留目标边界；
步骤4-3：对消除了背景的图像进行形态学分析，做图像的闭操作，剔除图像噪声，保留目标特征；
步骤4-4：对保留了目标特征的图像进行图像边界查找，查找出目标边界，对查找到的目标边界进行最小外接圆拟合，构造出外接圆的圆心，并记录构造出的圆心和半径。


4.根据权利要求3所述的一种页岩气田生产场站UPS指示灯状态的自动识别方法，其特征在于：所述每幅单波段图像的预设阈值m是该单波段图像中直方图峰值对应的像素值的一半。


5.根据权利要求1所述的一种页岩气田生产场站UPS指示灯状态的自动识别方法，其特征在于：所述步骤4主要包括依次进行的以下步骤：
步骤4-1：对步骤2中分离出来的所有单波段图像进行图像直方图统计，每幅单波段图像得到一幅直方图，获取每幅直方图中峰值对应的像素值，在每幅单波段图像中根据该单波段图像的直方图峰值的像素值确定一个预设阈值m’；
步骤4-2：置空原始图像中像素值小于预设阈值m’的像素，然后消除图像背景，保留目标边界；
步骤4-3：对消除了背景的图像进行形态学分析，做图像的闭操作，剔除图像噪声...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜强，梁谷，于磊，冯庆华，廖伟，孙仕胜，张中杰，王承宇，周聪，郑永明，
申请(专利权)人：四川长宁天然气开发有限责任公司，成都川油瑞飞科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51