技术摘要：
本发明公开了一种基于混合高斯背景建模的仪表自动读数方法，在电网系统的运行过程中需要记录各种仪表的数据，在对这些数据进行分析的基础上得到保证整个电网系统安全稳定运行的调度依据。本发明采用摄像头获取仪表盘的视频数据并对数据进行预处理；使用混合高斯背景建  全部
背景技术：
我国已经进入工业化全面发展的时期，各种不可再生资源逐步耗尽，我们急需发 展各种可再生资源；此外，各行各业对电力资源的依赖随着工业化进程的推进在逐渐增大。 在我国可再生的电力资源(如水利资源、风力资源、太阳能资源)主要集中分布在中西部地 区，而经济发达的区域却集中分布在东部沿海地区，要打破电力资源和经济发展分布不均 匀的现像，只能使用大容量远距离输电系统来实现。采用高压、超高压输电系统是实现长距 离输送电力能源的主要方式。超高压大容量输电线路大幅度扩建后，维护超高压输电线路 的安全稳定运行是我国经济建设高速增长的坚实基础，高质量高频率的巡检运维是保证大 规模输电系统的稳定运行的必要条件。人工巡检容易受到地形、人员和天气等因素的影响 往往导致巡检效率低下、巡检效果欠佳，实时性较差，人工巡检维护的方式已经无法满足新 时代下电力事业发展的需求。电网系统中的各种设备安装有大量的指针式仪表，我们通过 这些仪表盘的数据来检测电力设备的运行状态，用来调度和控制电网系统的安全稳定运 行。与数字式仪表相比，指针式仪表具有价格低廉、结构简单、可抗电磁干扰、使用寿命长等 特点，能够长期适应电网系统中的各种复杂电磁干扰环境。目前电网系统中设备仪表读数 主要依靠人工的方式，电网系统中的设备种类繁多，仪表数量庞大，人工读数的劳动强度较 大，随着工作时间的推移人工读数的精度和效率会逐步降低。而且在一些带电、高压、高温 场所下，人工读数的方式不能进行只能通过智能识别的手段。
技术实现要素：
一种基于混合高斯背景建模的仪表自动读数方法，包括以下步骤： 1、图像预处理去噪； 2、混合高斯背景建模； 3、Kalman滤波跟踪； 4、仪表读数计算。 进一步地，本发明包括： 1)图像预处理去噪 利用谐波均值滤波处理可以有效的降低噪声。具体地，采用的高斯模板滤波如下 所示： 我们通过离散化二维高斯函数，产生一个二维的卷积模板，通常使用3*3的尺寸大 小。3*3的高斯模板如下所示： 4 CN 111582187 A 说　明　书 2/5 页 2)混合高斯背景建模 正态分布(Normal  distribution)是一个在数学、物理及工程等领域都非常重要 的概率分布，在统计学的许多方面有着重大的影响力。若随机变量X服从一个数学期望为μ、 标准方差为σ2的高斯分布，记为： X～N(μ,σ2)； 则其概率密度函数为： 正态分布的期望值μ决定了其位置，其标准差σ决定了分布的幅度。我们采用3到5 个的正态分布对图像中每一个像素点进行建模，通过这些高斯分布的加权求和来表征像素 点的状态，这样就能很好刻画图像背景存在多个状态的情况，如场景中存在周期性的光线 变化。其数学描述如下式所示。此处的wj是分布的均值，η(x；θj)是第j个分布的协方差矩阵， x是代表像素点的颜色[R,G,B]三维向量。 3)Kalman滤波跟踪 kalman滤波算法描述了对估计和误差方差的有效线性测量更新，Kalman滤波算法 可以被划分为两个部分: 3.1时间更新(预测)方程，如下公式所示。 3.2测量更新方程，如下公式所示。 Kk＝P -k HT(HP - T -1k H R) Pk＝(I-KkH)P -k 。 在仪表盘中指针的运动是一种匀速圆周运动，从速度的角度来看是一种变速运动 属于非线性系统；但是从圆周运动的角速度上来看圆周运动是一种匀速运动属于线性系 统，我们可以通过公式来进行描述，即系统的状态转移方程，其中ω是角速度，R是半径，v是 线速度。 ωk 1＝ωk vk 1＝R*ωk 1。 4)仪表读数计算 5 CN 111582187 A 说　明　书 3/5 页 在使用混合高斯背景建模差分检测电力设备仪表盘指针的过程中，由于仪表盘指 针所处的环境复杂导致仪表盘的图像背景变化较大，例如光线变化、运动的物体，漂浮物等 都会被检测为候选的指针区域。我们使用圆周运动来描述仪表指针的运动状态并使用 Kalman滤波器对其进行跟踪得到了每一个候选指针目标的轨迹，在时间序列上如果一个轨 迹的当前点与起点重合了那么我们就认为找到了一个真实的指针目标，并使用下式计算仪 表的当前读数值，其中value是表的当前读数，valuemax是表的最大量测，ω0、ω1、ωmax分 别代表的是指针的起始位置的角度、当前位置的角度和最大量程对应的角度。 本发明的有益效果 在本发明专利中我们提出了一种基于混合高斯背景建模的仪表自动读数方法，通 过网络摄像头获取仪表盘的实时视频数据，对视频图像进行高斯平滑去除图像中的高斯噪 声，采用混合高斯背景建模的方法重建出仪表盘的背景图像，再通过背景差分算法提取到 指针区域，再对指针区域进行Kalman滤波跟踪得到指针在表盘上的运动轨迹，通过轨迹的 圆周特性确定出真实的指针对象，最后计算出仪表盘的实时读数。本发明的算法可以实现 对电网设备的指针式仪表进行自动读数，可同时实现对多个表盘进行读数，运行效率可以 达到实时性的要求，有效的减少了仪表盘巡查对人工的依赖，大大的提高仪表盘巡查过程 的效率和准确率。 附图说明 图1是本发明的混合高斯背景建模的仪表自动读数方法的流程图。