本发明涉及刀闸监测图像处理，特别涉及一种基于轮廓识别的刀闸开合状态检测方法及系统。
背景技术：
1、变电站刀闸是高压开关电器中使用次数非常频繁的一种电器，在电路中起隔离作用。在实际应用中，由于刀闸的长期运转，会出现刀闸闭合或打开不到位的情形，该情形会导致刀闸的左右刀闸臂之间产生电弧。
2、电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质产生的瞬间火花可能会造成火灾或威胁人身安全；此外，电弧温度极高，容易把绝缘材料烧毁，造成漏电事件或造成刀闸设备损坏，因此，刀闸的开合状态需要实时准确的检测。
3、然而，现有技术中，隔离开关状态主要根据现场运行人员现场观察进行识别，识别结果依赖运行人员经验及位置和天气情况等，存在检测结果不可靠的问题，不能满足实际需求。
技术实现思路
1、基于此，本发明的目的是提出一种基于轮廓识别的刀闸开合状态检测方法及系统，以解决上述的至少一个问题。
2、本发明一方面提出一种基于轮廓识别的刀闸开合状态检测方法，所述方法包括：获取目标刀闸的历史监控视频，并从所述历史监控视频中依次提取每帧监控图像，并对所有的监控图像进行标记，标记结果包括闭合状态或分开状态；
3、对标记后的每份监控图像中的刀闸臂和绝缘子进行识别，并根据识别结果获取任一所述监控图像中的两个刀闸臂轮廓和两个绝缘子轮廓，所述刀闸臂轮廓和绝缘子轮廓均包含多个像素点以及与每一像素点对应的坐标信息；
4、根据所述刀闸臂轮廓包含的坐标信息和所述绝缘子轮廓包括的坐标信息获取同一所述监控图像中的第一刀闸臂与第二刀闸臂之间的夹角信息；
5、输入待识别刀闸状态的目标图像，以根据所述夹角信息判断所述目标图像中的刀闸状态，所述刀闸状态包括闭合状态、虚合状态以及分开状态。
6、综上，根据上述的基于轮廓识别的刀闸开合状态检测方法，通过提供一种全新的自动检测刀闸开合状态的方式，以替代传统采用人工现场识别的方式，具有识别准确度较高的优点。具体为：首先获取刀闸从闭合到分开过程中的监控视频，以能够深入分析刀闸闭合以及分开的相关特征，而后提取出每帧的监控图像，而后对该监控图像的刀闸状态进行标记，接着识别出监控图像中的两个刀闸臂和两个绝缘子，而后再提取出两个刀闸臂轮廓和两个绝缘子轮廓，以得到监控图像中的第一刀闸臂与第二刀闸臂之间的夹角信息，利用该夹角信息判断所述目标图像中的刀闸状态，从而完成目标图像的识别。
7、进一步地，所述对标记后的每份监控图像中的刀闸臂和绝缘子进行识别，并根据识别结果获取任一所述监控图像中的两个刀闸臂轮廓和两个绝缘子轮廓的步骤包括：
8、获取多份含有刀闸的历史图像，并对所述历史图像进行标注，标注对象包括刀闸臂以及绝缘子；
9、将标注后的历史图像进行汇总，以制成数据集，并按照预设比例将所述数据集划分成训练集、验证集以及测试集，以根据所述训练集、验证集以及测试集对初始刀闸识别模型进行训练、验证、测试，得到最终刀闸识别模型。
10、进一步地，所述对标记后的每份监控图像中的刀闸臂和绝缘子进行识别，并根据识别结果获取任一所述监控图像中的两个刀闸臂轮廓和两个绝缘子轮廓的步骤包括：
11、将所述监控图像输入到所述最终刀闸识别模型，以根据识别结果获取所述监控图像中刀闸臂所在区域和绝缘子所在区域；
12、提取刀闸臂所在区域包含的所有像素点的坐标信息和绝缘子所在区域包含的所有像素点的坐标信息，以根据刀闸臂所在区域包含的所有像素点的坐标信息和绝缘子所在区域包含的所有像素点的坐标信息分别获取两个刀闸臂轮廓和两个绝缘子轮廓。
13、进一步地，所述根据所述刀闸臂轮廓包含的坐标信息和所述绝缘子轮廓包括的坐标信息获取同一所述监控图像中的第一刀闸臂与第二刀闸臂之间的夹角信息的步骤之前还包括：根据所述刀闸臂所在区域包含的所有像素点的坐标信息计算得到两个刀闸臂的面积，根据所述绝缘子所在区域包含的所有像素点的坐标信息计算得到两个绝缘子的面积；
14、根据两个刀闸臂的面积与两个绝缘子的面积之和获取刀闸整体的面积，并根据刀闸整体的面积和两个绝缘子的面积计算得到任一绝缘子的面积占比；
15、判断两个绝缘子的面积占比是否均大于预设面积占比阈值；
16、若两个绝缘子的面积占比均大于预设面积占比阈值，则判定该监控图像有效；
17、若存在至少一绝缘子的面积占比小于或等于预设面积占比阈值，则判定该监控图像无效。
18、进一步地，所述根据所述刀闸臂轮廓包含的坐标信息和所述绝缘子轮廓包括的坐标信息获取同一所述监控图像中的第一刀闸臂与第二刀闸臂之间的夹角信息的步骤包括：
19、根据与有效监控图像对应的两个刀闸臂轮廓包含的坐标信息拟合出两组四条边缘线，并从两组所述四条边缘线中筛选出第一刀闸臂的横向边缘线和第二刀闸臂的横向边缘线；
20、以根据第一刀闸臂的横向边缘线的和第二刀闸臂的横向边缘线获取任一监控图像下两刀闸臂之间的夹角信息。
21、进一步地，所述以根据第一刀闸臂的横向边缘线的和第二刀闸臂的横向边缘线获取任一监控图像下两刀闸臂之间的夹角信息的步骤之后还包括：
22、根据第一刀闸臂的横向边缘线的和第二刀闸臂的横向边缘线获取任一监控图像下两刀闸臂之间的夹角信息；
23、汇总闭合状态下的所有夹角信息和分开状态下的所有夹角信息，以获取闭合状态下的夹角范围和分开状态下的夹角范围；
24、将闭合状态下的夹角范围的下限值作为第一预设角度阈值，将分开状态下的夹角范围的上限值作为第二预设角度阈值。
25、进一步地，所述输入待识别刀闸状态的目标图像，以根据所述夹角信息判断所述目标图像中的刀闸状态，所述刀闸状态包括闭合状态、虚合状态以及分开状态的步骤包括：获取目标图像中的第一刀闸臂与第二刀闸臂之间的目标夹角信息；
26、当所述目标夹角信息大于所述第一预设角度阈值，则判定所述目标图像中的刀闸为闭合状态；当所述目标夹角信息小于或等于第一预设角度阈值，且大于所述第二预设角度阈值，则判定所述目标图像中的刀闸为虚合状态；
27、当所述目标夹角信息小于或等于第二预设角度阈值，则判定所述目标图像中的刀闸为分开状态。
28、本发明另一方面提出一种基于轮廓识别的刀闸开合状态检测系统，所述系统包括：视频提取模块，用于获取目标刀闸的历史监控视频，并从所述历史监控视频中依次提取每帧监控图像，并对所有的监控图像进行标记，标记结果包括闭合状态或分开状态；
29、目标识别模块，用于对标记后的每份监控图像中的刀闸臂和绝缘子进行识别，并根据识别结果获取任一所述监控图像中的两个刀闸臂轮廓和两个绝缘子轮廓，所述刀闸臂轮廓和绝缘子轮廓均包含多个像素点以及与每一像素点对应的坐标信息；
30、夹角计算模块，用于根据所述刀闸臂轮廓包含的坐标信息和所述绝缘子轮廓包括的坐标信息获取同一所述监控图像中的第一刀闸臂与第二刀闸臂之间的夹角信息；
31、状态输出模块，用于输入待识别刀闸状态的目标图像，以根据所述夹角信息判断所述目标图像中的刀闸状态，所述刀闸状态包括闭合状态、虚合状态以及分开状态。
32、本发明另一方面还提供一种可读存储介质，包所述可读存储介质存储一个或多个程序，该程序被执行时实现如上述的基于轮廓识别的刀闸开合状态检测方法。
33、本发明另一方面还提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，其中：
34、所述存储器用于存放计算机程序；
35、所述处理器用于执行所述存储器上所存放的计算机程序时，实现如上述的基于轮廓识别的刀闸开合状态检测方法。
36、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。
1.一种基于轮廓识别的刀闸开合状态检测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于轮廓识别的刀闸开合状态检测方法，其特征在于，所述对标记后的每份监控图像中的刀闸臂和绝缘子进行识别，并根据识别结果获取任一所述监控图像中的两个刀闸臂轮廓和两个绝缘子轮廓的步骤包括：
3.根据权利要求2所述的基于轮廓识别的刀闸开合状态检测方法，其特征在于，所述对标记后的每份监控图像中的刀闸臂和绝缘子进行识别，并根据识别结果获取任一所述监控图像中的两个刀闸臂轮廓和两个绝缘子轮廓的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的基于轮廓识别的刀闸开合状态检测方法，其特征在于，所述根据所述刀闸臂轮廓包含的坐标信息和所述绝缘子轮廓包括的坐标信息获取同一所述监控图像中的第一刀闸臂与第二刀闸臂之间的夹角信息的步骤之前还包括：
5.根据权利要求4所述的基于轮廓识别的刀闸开合状态检测方法，其特征在于，所述根据所述刀闸臂轮廓包含的坐标信息和所述绝缘子轮廓包括的坐标信息获取同一所述监控图像中的第一刀闸臂与第二刀闸臂之间的夹角信息的步骤包括：
6.根据权利要求5所述的基于轮廓识别的刀闸开合状态检测方法，其特征在于，所述以根据第一刀闸臂的横向边缘线的和第二刀闸臂的横向边缘线获取任一监控图像下两刀闸臂之间的夹角信息的步骤之后还包括：
7.根据权利要求6所述的基于轮廓识别的刀闸开合状态检测方法，其特征在于，所述输入待识别刀闸状态的目标图像，以根据所述夹角信息判断所述目标图像中的刀闸状态，所述刀闸状态包括闭合状态、虚合状态以及分开状态的步骤包括：
8.一种基于轮廓识别的刀闸开合状态检测系统，其特征在于，所述系统包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至7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，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的方法。
