【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于仪表识别，具体涉及一种换流站指针式仪表读数识别方法及系统。
技术介绍
1、工业仪表在工业生产中用于测量、显示、记录和控制各种工艺参数的设备。工业仪表读数识别技术是工业自动化领域的重要组成部分，因此该技术是众多专家、学者研究的重要课题之一。近年来随着计算机视觉、深度学习等技术的不断发展，人们开始利用深度卷积神经网络cnn自动从图像中提取特征，更多的基于深度学习的指针式工业仪表读数识别方法被提出，这些方法提高了工业仪表读数识别方法的准确性和鲁棒性，并被应用于众多的工业场景中，促进了工业仪表读数识别技术的发展。
2、换流站是高压直流输电系统的核心组成部分，换流站的主要作用是完成交流电与直流电的互相转换，以保障电力系统的安全稳定运行，故换流站在高压直流输电系统中扮演着关键角色。随着电力行业的不断发展，换流站数量也随之增多，而为了读取、记录换流站中用于监测和控制电力系统的电压、电流、功率等各项参数的各种指针式仪表的读数，通常换流站仪表的读数方法采用通过人工到各个仪表所在位置读取记录仪表读数，或者通过监控拍摄每一个仪表盘并采用人工读取表盘读取方法。
3、电力行业换流站指针式仪表读数方法和现有指针式仪表读数识别技术存在如下缺点：
4、1.成本高。换流站数量较多，为了确保操作人员能够准确无误地读取仪表读数，需要大量经过专业培训的操作人员来开展仪表读数的读取、记录工作，需要消耗大量人力成本。
5、2.效率低。人工读取换流站仪表读数需要操作人员逐一读取每个仪表的读数并手动记录读数，对于需
6、3.实时性差。人工读取换流站仪表读数无法实现24小时不间断的监测、读数，也无法实时反馈仪表读数的变化，从而导致换流站的异常情况不能及时发现及处理，影响换流站的生产效率，且具备一定的安全隐患。
7、4.矫正仪表会增加误差和延时。仪表读数识别过程中的仪表矫正通常采用计算机视觉技术标记的关键点等实现仪表矫正，而矫正过程中存在的误差会累积在后续仪表读数识别过程中，影响仪表读数的准确度，同时仪表矫正需要消耗时间，从而降低了仪表读数识别的效率。
8、5.数据信息化管理难。人工读取大量仪表读数后通常需要手动记录和整理数据，且容易出现数据录入错误，因此这些生产数据很难实现实时、准确的信息化管理，在现代工业生产中，大量的数据需要进行实时处理和分析，以支持生产优化和决策，人工读取仪表读数方式显然难以满足这一需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种换流站指针式仪表读数识别方法及系统，解决换流站指针式仪表读数的效率低、准确度差的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种换流站指针式仪表读数识别方法，包括以下步骤：
4、获取仪表盘图像并对仪表盘图像进行处理；
5、在仪表盘图像中识别仪表盘所在的位置以及仪表类型，根据仪表类型获取仪表盘上的首刻度与尾刻度之间的夹角、仪表盘的量程及刻度初始值；
6、提取识别出的仪表盘所在的位置的图像中的刻度图像和指针图像；
7、获取识别出的刻度图像中的首刻度和尾刻度，以及首刻度的中心坐标和尾刻度的中心坐标；
8、获取识别出的指针图像中的指针和指针的中心坐标；
9、根据首刻度的中心坐标、尾刻度的中心坐标和首刻度与尾刻度之间的夹角，计算仪表盘的中心坐标；
10、根据仪表盘的中心坐标和指针的中心坐标，计算指针的转动角度，并根据指针的转动角度和首刻度与尾刻度之间的夹角计算指针在刻度中的转动比率，根据指针在刻度中的转动比率以及仪表盘的量程、刻度初始值，得到仪表盘图像中指针所对应的读数。
11、在一些实施例中，获取识别出的刻度图像中的首刻度和尾刻度的步骤包括：
12、预设刻度有n个，某一刻度i存在一个邻刻度或两个邻刻度；
13、计算刻度i分别到n-1个刻度中每个刻度的距离，并由小到大进行排序，排序后选取前两个最小的距离，前两个最小的距离分别为刻度i到刻度m的距离dim和刻度i到刻度n的距离din，刻度i的坐标(xi，yi)、刻度m的坐标(xm，ym)；
14、当dim与din的差值的绝对值小于或等于预设值时，则判断刻度i不是首刻度或尾刻度；
15、当dim与din的差值的绝对值大于预设值时，且当xi<xm时则判断刻度i为首刻度，当xi>xm时则判断刻度i为尾刻度。
16、在一些实施例中，获取首刻度的中心坐标和尾刻度的中心坐标的步骤包括：
17、对首刻度和尾刻度分别采用拟合椭圆方法分别获得首刻度中心坐标和尾刻度中心坐标。
18、在一些实施例中，在仪表盘图像中识别仪表盘所在的位置以及仪表类型的步骤包括：
19、基于已经训练好的仪表识别网络模型对仪表盘图像进行处理以识别出仪表盘所在的位置以及仪表类型。
20、在一些实施例中，提取识别出的仪表盘所在的位置的图像中的刻度图像和指针图像的步骤包括：
21、基于已经训练好的仪表盘分割网络模型对仪表盘所在的位置的图像进行处理以分割出仪表盘分割结果图；
22、将仪表盘分割结果图中的刻度赋为红色、指针赋为绿色；
23、将赋色后的仪表盘分割结果图按照图像三通道进行拆分获得刻度图像和指针图像。
24、在一些实施例中，所述计算指针的转动角度的步骤包括：
25、预设指针的转动角度为ω，首刻度与尾刻度之间的夹角为2θ，指针的中心为点m，首刻度的中心为点a，尾刻度的中心为点b，仪表盘中心为点c，点a到点b的直线的中心为点d，指针转动角度的范围为2π-2θ；
26、当dacm＝dam时，则有ω＝π；
27、当dam＝dbm时，则有ω＝(2π-2θ)/2；
28、当dam<dbm时，则有ω＝φ，此时φ为首刻度与指针之间的夹角；
29、当dam>dbm时，则有ω＝2π-2θ-φ，此时φ为尾刻度与指针之间的夹角；
30、其中，dacm为点a到点c再到点m的距离，dam为点a到点m的距离，dbm为点b到点m的距离，φ利用三角形锐角公式求解。
31、在一些实施例中，所述指针在刻度中的转动比率的计算公式为：
32、ratio＝ω/(2π-20)；
33、其中，ratio为指针在刻度中的转动比率。
34、在一些实施例中，所述仪表盘图像中指针所对应的读数的计算公式为：
35、
36、在一些实施例中，还包括对仪表信息进行存储；所述仪表信息包括仪表盘图像、仪表盘读数和仪表盘图像信息，并将仪表盘图像与仪表盘读数、仪表盘图像信本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，获取识别出的刻度图像中的首刻度和尾刻度的步骤包括：
3.根据权利要求1或2所述的一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，获取首刻度的中心坐标和尾刻度的中心坐标的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，在仪表盘图像中识别仪表盘所在的位置以及仪表类型的步骤包括：
5.根据权利要求1或4所述的一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，提取识别出的仪表盘所在的位置的图像中的刻度图像和指针图像的步骤包括：
6.根据权利要求1所述的一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，所述计算指针的转动角度的步骤包括：
7.根据权利要求6所述的一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，所述指针在刻度中的转动比率的计算公式为：
8.根据权利要求7所述的一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，所述仪表盘图像中指针所对应的读数的
9.根据权利要求1所述的一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，还包括对仪表信息进行存储；所述仪表信息包括仪表盘图像、仪表盘读数和仪表盘图像信息，并将仪表盘图像与仪表盘读数、仪表盘图像信息进行关联；所述仪表盘图像信息包括换流站名称、仪表编号、图像采集时间，并将换流站名称、仪表编号、图像采集时间进行关联；获取的仪表盘图像按照流站名称、仪表类型、仪表编号、图像采集时间进行依次命名。
10.一种换流站指针式仪表读数识别系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，获取识别出的刻度图像中的首刻度和尾刻度的步骤包括：
3.根据权利要求1或2所述的一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，获取首刻度的中心坐标和尾刻度的中心坐标的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，在仪表盘图像中识别仪表盘所在的位置以及仪表类型的步骤包括：
5.根据权利要求1或4所述的一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，提取识别出的仪表盘所在的位置的图像中的刻度图像和指针图像的步骤包括：
6.根据权利要求1所述的一种换流站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，所述计算指针的转动角度...
【专利技术属性】
技术研发人员：王红蕾，徐小云，李欢欢，阮正平，邓大建，滕沛霖，孙觉予，杨成瀚，叶林峰，董梅，
申请(专利权)人：四川中电启明星信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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