隔离开关位置姿态视觉识别方法及系统与流程

本发明涉及视觉识别，尤其涉及一种隔离开关位置姿态视觉识别方法及系统。

背景技术：

1、目前，隔离开关广泛应用于变电站等电力系统中，用于实现电气设备与带电线路之间的可靠隔离，其分合闸动作是否达到规定位置直接影响设备检修和运行状态判断。随着变电站向无人值守和智能巡检方向发展，通过监控设备获取隔离开关动作图像，并利用图像识别技术对开关位置和姿态进行自动判读，逐渐成为隔离开关状态检测的重要方式。

2、在一种现有技术中，通过摄像设备采集隔离开关分闸或合闸状态下的图像，根据开关动臂的轮廓、位置或与预设模板之间的匹配关系判断隔离开关是否动作到位；也有方案对连续视频中的开关动臂进行目标检测和位置跟踪，根据二维图像中的运动位置或终止位置判断隔离开关的动作状态。但是，在户外变电站环境中，光照变化、金属反光、设备遮挡以及视频丢帧容易造成开关动臂目标位置发生短时缺失或漂移，使连续图像中提取的二维位置出现跳变和断续；同时，仅依据二维终止位置难以完整反映开关动臂在真实空间中的旋转角度和整个动作过程的稳定程度，容易在动臂角度不足、运动抖动或中途异常时产生错误判读。

3、因此，现有技术存在复杂户外环境下隔离开关动作到位姿态判读准确性低的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种隔离开关位置姿态视觉识别方法及系统，以解决现有技术存在复杂户外环境下隔离开关动作到位姿态判读准确性低的技术问题。

2、第一方面，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种隔离开关位置姿态视觉识别方法，包括：

3、获取隔离开关动作过程对应的连续图像序列，对所述连续图像序列中的开关动臂进行目标识别，得到二维边界框序列，根据所述二维边界框序列中的边界框位置按照图像时序构建初始二维空间坐标序列；

4、对所述初始二维空间坐标序列进行坐标连续性分析，确定异常坐标位置，以所述异常坐标位置对应的前序有效坐标为状态基准，对所述异常坐标位置进行运动状态预测，得到预测坐标，根据所述预测坐标对所述初始二维空间坐标序列进行坐标修正，得到修正后的二维空间坐标序列；

5、根据预先建立的像素深度对应关系对所述修正后的二维空间坐标序列进行空间坐标转换，得到三维空间坐标序列，对所述三维空间坐标序列进行轨迹插值处理，得到连续三维运动轨迹；

6、根据所述连续三维运动轨迹确定起始轨迹位置，以所述起始轨迹位置为姿态基准，对所述连续三维运动轨迹的终止轨迹位置进行空间夹角计算，得到动作姿态角度，根据所述动作姿态角度与预设角度阈值的比较关系确定角度到位状态；

7、对所述连续三维运动轨迹进行轨迹波动分析，得到轨迹波动数据，根据所述轨迹波动数据对所述角度到位状态进行稳定性校验，得到隔离开关的姿态判读结果。

8、第二方面，本发明提供了一种隔离开关位置姿态视觉识别系统，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的方法。

9、第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的方法。

10、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

11、（1）本发明通过对连续图像序列中的开关动臂进行目标识别并按照图像时序构建初始二维空间坐标序列，对超过机械运动可能范围的坐标进行筛选，并估计局部运动状态和预测对应位置。由此，能够降低坐标缺失及非物理位置跳变对二维轨迹连续性的影响，同时保留处于机械可能运动范围内的真实轨迹变化，为后续三维运动分析提供连续的位置数据基础。

12、（2）本发明通过预先建立的像素深度对应关系，对修正后的二维空间坐标依次进行像素坐标校正和坐标系变换，得到三维空间坐标序列；进一步根据三维坐标之间的采样间隔进行轨迹拟合得到连续三维运动轨迹。通过以上操作，能够使隔离开关动臂从起始位置至终止位置的整个空间运动过程得到连续还原，为动作姿态角度及动作稳定性的准确分析提供完整的三维轨迹依据。

13、（3）本发明通过以连续三维运动轨迹的起始轨迹位置为姿态基准，对终止轨迹位置进行位移计算和动作平面投影，并结合隔离开关的预设动作方向计算动作姿态角度，根据动作姿态角度与预设角度阈值确定角度到位状态；进一步对连续三维运动轨迹进行离散程度量化，得到轨迹波动数据，并根据轨迹稳定性对角度到位状态进行校验。通过以上操作，将终止位置的角度到位情况与整个动作过程的运动稳定程度共同作为姿态判读依据，避免仅根据静态终点位置造成的误判，并能够识别姿态角度满足到位条件但动作过程中方向偏离量变化较大、存在明显轨迹波动的异常状态，解决复杂户外环境下隔离开关动作到位姿态判读准确性低的技术问题。

1.一种隔离开关位置姿态视觉识别方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的隔离开关位置姿态视觉识别方法，其特征在于，所述对所述连续图像序列中的开关动臂进行目标识别，得到二维边界框序列，根据所述二维边界框序列中的边界框位置按照图像时序构建初始二维空间坐标序列，包括：

3.根据权利要求1所述的隔离开关位置姿态视觉识别方法，其特征在于，所述对所述初始二维空间坐标序列进行坐标连续性分析，得到坐标连续性判定结果，包括：

4.根据权利要求1所述的隔离开关位置姿态视觉识别方法，其特征在于，所述以所述异常坐标位置对应的前序有效坐标为状态基准，对所述异常坐标位置进行运动状态预测，得到预测坐标，根据所述预测坐标对所述初始二维空间坐标序列进行坐标修正，得到修正后的二维空间坐标序列，包括：

5.根据权利要求1所述的隔离开关位置姿态视觉识别方法，其特征在于，所述根据预先建立的像素深度对应关系对所述修正后的二维空间坐标序列进行空间坐标转换，得到三维空间坐标序列，包括：

6.根据权利要求1所述的隔离开关位置姿态视觉识别方法，其特征在于，所述对所述三维空间坐标序列进行轨迹插值处理，得到连续三维运动轨迹，包括：

7.根据权利要求1所述的隔离开关位置姿态视觉识别方法，其特征在于，所述根据所述连续三维运动轨迹确定起始轨迹位置，以所述起始轨迹位置为姿态基准，对所述连续三维运动轨迹的终止轨迹位置进行空间夹角计算，得到动作姿态角度，根据所述动作姿态角度与预设角度阈值的比较关系确定角度到位状态，包括：

8.根据权利要求1所述的隔离开关位置姿态视觉识别方法，其特征在于，所述对所述连续三维运动轨迹进行轨迹波动分析，得到轨迹波动数据，根据所述轨迹波动数据对所述角度到位状态进行稳定性校验，得到隔离开关的姿态判读结果，包括：

9.一种隔离开关位置姿态视觉识别系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至8任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述的方法。