本申请涉及仪表灯识别技术领域，尤其涉及一种模板匹配的机柜指示灯识别方法、装置及存储介质。
背景技术：
对机柜中的机器是否能正常的工作，需要对机柜中的指示灯进行巡检，以确定机器是否正常工作，对不正常工作的机器采取预处理。
目前，对机柜上的指示灯进行巡检的，一般都采用人工方式，即工作人员进入内部，对指示灯进行识别登记。
在面对高危、环境恶略的工作环境时，当工作人员进行巡查时，会有较大的难度，且巡查的频率不会太高，进而导致不能及时发现可能存在的故障，影响对设备机器是否正常工作的判断。在对机柜指示灯进行人工巡检时容易出现错检和漏检的情况，且人工检查成本高，对工作人员的人身安全和身体健康也有一定的影响。
技术实现要素：
本申请实施例通过提供一种模板匹配的机柜指示灯识别方法，解决了现有技术中人工巡检机柜时，出现错检漏检，以及对高危，环境恶略的机柜检查不到位且成本高的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种模板匹配的机柜指示灯识别方法，该方法包括：
选取待测机柜指示灯图片，得到待监测区域，确定形状模板匹配文件；
获取机柜模板图，使用图片处理工具，确定包含指示灯以及数码管的模板位置图；
将所述模板位置图按顺序进行排序，确定位置指示图；
对所述位置指示图进行人工标识，确定标识色彩位置指示图；
使用色彩模型确定所述色彩位置指示图中指示灯的色调，饱和度以明度的特征数据；
将所述特征数据，保存至文件中，确定特征数据文件；
将所述形状模板匹配文件，所述表示色彩位置指示图以及待测图片，通过比对运算，确定待测图片的结果数组；
根据所述结果数组的值确定置信度数组；
根据所述置信度数组，确定结果图。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述确定形状模板匹配图，包括：在所述模板图片上选取四个或四个以上特征图形，确定待监测区域，并且所述特征图形包含在所述模板匹配图中。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述将所述模板位置图按顺序进行排序，包括：采用从左至右，从上至下的扫描方法，对所述模板位置图中的指示灯和数码管进行依次标号。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述将所待测图片的指示灯进行色彩处理，包括：使用hsv色彩模型，对所需色彩的范围进行划定。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述将所待测图片的指示灯进行色彩处理，还包括：使用色距调试；
所述使用色距调试是指在所述待测图片的指示灯上标识每个所述指示灯的比对距离值，根据所述对比距离值，返回计算结果。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述置信度数组，包括：
对所述待测图片进行色彩处理时，根据色距确定置信度数值。
第二方面，本发明实施例提供了一种模板匹配的机柜指示灯识别装置，该装置包括：
形状模板确定单元：用于获取模板图片，得出监测区域，确定形状模板匹配图；
模板位置确定单元：用于获取模板位置图，并对所述模板位置图按顺序进行排序，确定位置指示图；所述模板位置图由图片处理工具对所述形状模板匹配图处理后，确定的包含指示灯以及数码管的数码图；
输入单元：用于获取待测图片，确定待测区域图片；
区域匹配单元：用于将所述待测区域图片与所述数码图进行比对，确定是否匹配；
处理结果生成单元：用于判断若匹配结果为是，则将所述待测图片的指示灯进行色彩处理，确定待测指示灯图片结果数组和置信度数组；
结果图生成单元：用于根据所述结果数组，确定结果图。
结第二方面，在一种可能的实现方式中，所述模板位置确定单元还包括：在所述模板图片上选取四个或四个以上特征图形，确定待监测区域，并且所述特征图形包含在所述模板匹配图中。
结第二方面，在一种可能的实现方式中，所述模板位置排序单元，还包括：所述将所述模板位置图按顺序进行排序，包括：采用从左至右，从上至下的扫描方法，对所述模板位置图中的指示灯和数码管进行依次标号。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述处理结果生成单元，还包括：所述将所待测图片的指示灯进行色彩处理，包括：使用hsv色彩模型，对所需色彩的范围进行划定。
结合第二方面，在一种可能实现的方式中，所述处理结果生成单元，还包括：所述将所待测图片的指示灯进行色彩处理，还包括：使用色距调试；
所述使用色距调试是指在所述待测图片的指示灯上标识每个所述指示灯的比对距离值，根据所述对比距离值，返回计算结果。
结合第二单元，在一种可能的实现方式中，所述处理结果生成单元，还包括：所述置信度数组，包括：
对所述待测图片进行色彩处理时，根据色距确定置信度数值。
第三方面，本发明实施例提供了一种模板匹配的机柜指示灯识别装置，该装置包括摄像头、存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机可执行指令和所述摄像头采集的图像；
所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，以实现第一方面以及第一方面各种可能实现方式所述的方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有可执行指令，计算机执行所述可执行指令时能够实现第一方面以及第一方面各种可能实现方式所述的方法。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例通过采用了获取模板图片，得出监测区域，确定形状模板匹配图；对形状模板匹配图，使用图片处理工具，确定包含指示灯以及数码管的模板位置图；对模板位置图按顺序进行排序，确定位置指示图；获取待测图片，确定待测区域图片；将待测区域图片与位置指示图进行比对，确定是否匹配；若匹配结果是，则对待测图片的指示灯进行色彩处理，确定待测指示灯图片结果数组和置信度数组；根据结果数组，确定结果图的方法，有效解决了现有技术中人工巡检机柜时，出现错检漏检，以及对高位、环境恶略的机柜检查不到位的，且成本高的问题，进而实现了能够将本方法应用在机房机柜的指示灯监测，使得人工的参与降低，将本申请中的装置安装在巡检机器人上，对机柜中的指示灯进行拍照，大大减少了人工的参与程度，使得对高危，环境恶略的机柜检查时，能够按照正常的频率进行检查，并且在得出结果图后还能得到，得到置信度数组，可以得到该方法对指示灯变化的判断的可信度，工作人员可以根据可信度判断本申请的方法得出的结论是否可信，选择是否对置信度低的机柜指示灯进行人工再查检查，并且不会出现错检漏检的问题，以及节省了大量的人工成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的模板匹配的机柜指示灯识别方法的步骤流程图；
图2为本申请实施例提供的模板匹配的机柜指示灯识别方法的形状模板匹配图；
图3为本申请实施例提供的模板匹配的机柜指示灯识别方法中的hsv模型图；
图4为本申请实施例提供的模板匹配的机柜指示灯识别装置示意图；
图5为本申请实施例提供的模板匹配的机柜指示灯识别装置实体装置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本实施例中，提供一种模板匹配的机柜指示灯识别方法，该方法包括以下几个步骤，如图1所示：
步骤s101：获取模板图片，得出监测区域，确定形状模板匹配图。
步骤s102：获取模板位置图，并对模板位置图按顺序进行排序，确定位置指示图；模板位置图由图片处理工具对形状模板匹配图处理后，确定的包含指示灯以及数码管的数码图。
步骤s103：获取待测图片，确定待测区域图片。
步骤s104：将待测区域图片与数码图进行比对，确定是否匹配。
步骤s105：若匹配结果为是，则将待测图片的指示灯进行色彩处理，确定待测指示灯图片结果数组和置信度数组。
步骤s106：根据结果数组，确定结果图。
该方法有效的解决了现有技术中人工巡检机柜时，出现错检漏检，以及对高位、环境恶略的机柜检查不到位的，且成本高的问题，进而实现了能够将本方法应用在机房机柜的指示灯监测，使得人工的参与降低，将本申请中的装置安装在巡检机器人上，对机柜中的指示灯进行拍照，大大减少了人工的参与程度，使得对高危、环境恶略的机柜检查时，能够按照正常的频率进行检查，并且在得出结果图后还能得到，得到置信度数组，可以得到该方法对指示灯变化的判断的可信度，工作人员可以根据可信度判断本申请的方法得出的结论是否可信，选择是否对置信度低的机柜指示灯进行人工再查检查，并且不会出现错检漏检的问题，以及节省了大量的人工成本。
在步骤s101中，确定形状模板匹配图，包括：在模板图片上选取四个或四个以上特征图形，确定待监测区域，并且特征图形包含在模板匹配图中。由于在实际的操作中，对于待识别的机柜指示灯，是否能够使用模板，在于是否能够将待监测区域进行完全重合，在步骤s101中，采用在待测机柜模板图上选取四个或者四个以上的特征图形，这些特征图形既能框定模板中的待测区域，也能找到待测图片的待监测区域。因此特征图形的作用是，找到待测图片的待测区域的唯一特征标志，也是进行模板生成时框定模板区域的唯一标识，将待测机柜的模板图片选择四个或者四个以上的特征图形确定的区域为形状面模型匹配图。这一步主要是用于后续的模板匹配的过程中求单应性变换矩阵。本申请采用的形状模板匹配的主要思想还是在散度的重合度进行遍历像素矩阵计算。
在步骤s102中将模板位置图按顺序进行排序，包括：采用从左至右，从上至下的扫描方法，对模板位置图中的指示灯和数码管进行依次标号。优选的在本申请中可以使用photoshop软件或者其他常见的图片处理软件，将在步骤s101中得到形状模板匹配图，画出包含的指示灯和数码管的模板图，如图2所示，再对图而进行从左至右从上至下的顺序指示灯进行扫描标号，得到带有编号的数码图。
在步骤s105中将待测图片的指示灯进行色彩处理，包括：使用hsv色彩模型，对所需色彩的范围进行划定。hsv色彩模型如图3所示，利用hsv色彩空间对待测图片中的指示灯的色彩明暗和亮度进行区间划分，在本申请中需要对机柜指示灯上的颜色进行提取，作为识别的基准，在机房中有许多不同种类的机柜，不同机柜上的指示灯的同一种颜色，其色差、饱和度等性质却不一致，在工作人员进行人工识别时，由于人具有先天学习到的先验知识，故可以很快的识别出深红或者浅红色的指示灯都为红色，然而程序却没有这种先验知识，故需要人为添加。使用色彩的hsv模型得到提取到所有颜色的色调，饱和度与明度三个特征数据保存文件中，在识别阶段我们需要对每个识别到的待监测知识灯进行领域划分，避免不同的灯之间发生粘连，而后对其中心区域进行色彩判别。具体将指示灯指甲相互影响的指示灯划分为标准的红绿蓝看三种颜色，具体的得到色彩调整图。
在步骤s105中对待测图片的指示灯进行色彩处理，还包括：使用色距调试；使用色距调试是指在待测图片的指示灯上标识每个指示灯的比对距离值，根据对比距离值，返回计算结果。调试参考，在增强后的测试图上标识每个灯与模板图上每个灯的比对距离值，当距离值在0～100范围内即可认定其颜色与模板图相比发生了较大变化，当其范围>200时认为其颜色值未发生变化，当给出值为100～200时会返回待认定的结果。
在步骤s105中置信度数组，包括：对待测图片进行色彩处理时，根据色距确定置信度数值。置信度数值是色距的对比距离值直接有关系，色距的对比距离值越大，置信度数组表示在进行hsv模型色彩处理的时候，对指示灯颜色的处理，最后得到的灯的颜色是否可信赖，置信度数值越高表示可信任程度越高，置信度数值越低表示可细嫩程度越低，工作人员可以根据最终得到的整个等店的置信度数值，对置信度数值较低的指示灯进行人工查看，而不是对各个指示灯都进行人工查看，减轻了人工作业负担，在整个监测过程中，不会出现漏检等情况，并且相对在工作环境较差的机房中也能进行按固定频率固定周期对机柜指示灯的进行巡检。
在本申请中，首先确定形状模板匹配图，然后识别出拍摄到的待监测图中的四个或四个以上的特征图形，此处所说的特征图形和形状模板匹配图中的特征图形一致，此部分主要采用滑动窗口的模式在图上进行隔列的扫描，当找到所有预设数量的待匹配图形后即返回图像块的像素坐标。而后利用单应性变换，将待监测图变换到模板图的视场中去，这一过程中使用的单应性变换原理，单应性变换使用相机从不同位置拍摄同一平面物体的图像，它们之间存在单应性，可以用投影变换表示。投影变换是齐次坐标下非奇异的线性变换。然而在非齐次坐标系下却是非线性的，这说明齐次坐标的发明是很有价值的。投影变换比仿射变换多2个自由度，具有8个自由度。上面提到的仿射变换具有的“不变”性质，在投影变换中已不复存在了。尽管如此，它还是有一项不变性，那就是在原图中保持共线的3个点，变换后仍旧共线。投影变换表示如下：
其中v＝(v1,v2)t，这个向量在投影变换中，缩放比例随着位置而变化，变换后的直线的方向取决于原直线的方向。将投影变换矩阵分解成变换的链，得到：
其中hs是一个相似变换，ha是一个仿射变换，hp是一个投影变换，a＝sru tvt，其中u是一个上三角矩阵，而且经过归一化det(u)＝1，v是得领的。如果s被选为一个整数，那么这个分解是唯一的。
在得到四个以上的对应点坐标后可以利用opencv中自带的homography函数来计算出单应变换矩阵h，对变换前图像的每一个齐次像素坐标左乘h后即可得到变换后图像的对应齐次像素坐标。此时便可以取出原始图像与模板图像完全重合的部分。由上述原理，我们对只需要将数码图和待监测图进行比对运算，得出结果数组，此过程中主要是将对齐后的待测图像进行二值化，腐蚀膨胀等一系列操作后得到指示灯各自的连通域，即可得出具有标志位的指示灯图，再对其中的每个指示灯进行颜色度量，确定其色彩后即可得出结果图。
本申请还提供一种模板匹配的机柜指示灯识别装置，如图4所示，该装置包括：形状模板确定单元401、模板位置确定单元402、输入单元403、区域匹配单元404、处理结果生成单元405以及结果图生成单元406。其中形状模板确定单元401：用于获取模板图片，得出监测区域，确定形状模板匹配图。模板位置确定单元402：用于获取模板位置图，并对模板位置图按顺序进行排序，确定位置指示图；模板位置图由图片处理工具对形状模板匹配图处理后，确定的包含指示灯以及数码管的数码图。输入单元403：用于获取待测图片，确定待测区域图片。区域匹配单元404：用于将待测区域图片与数码图进行比对，确定是否匹配。处理结果生成单元405：用于判断若匹配结果为是，则将待测图片的指示灯进行色彩处理，确定待测指示灯图片结果数组和置信度数组。结果图生成单元406：用于根据结果数组，确定结果图。
上述的装置能够有效解决了现有技术中人工巡检机柜时，出现错检漏检，以及对高位、环境恶略的机柜检查不到位的，且成本高的问题，进而实现了能够将本方法应用在机房机柜的指示灯监测，使得人工的参与降低，将本申请中的装置中的摄像头503安装在巡检机器人上，对机柜中的指示灯进行拍照，大大减少了人工的参与程度，使得对高危、环境恶略的机柜检查时，能够按照正常的频率进行检查，并且在得出结果图后还能得到，得到置信度数组，可以得到该方法对指示灯变化的判断的可信度，工作人员可以根据可信度判断本申请的方法得出的结论是否可信，选择是否对置信度低的机柜指示灯进行人工再查检查，并且不会出现错检漏检的问题，以及节省了大量的人工成本。
在本申请的装置中，模板位置确定单元401还用于在模板图片上选取四个或四个以上特征图形，确定待监测区域，并且特征图形包含在模板匹配图中。
模板位置排序单元402在将模板位置图按顺序进行排序时，采用从左至右，从上至下的扫描方法，对模板位置图中的指示灯和数码管进行依次标号。
处理结果生成单元405在将待测图片的指示灯进行色彩处理时，使用hsv色彩模型，对所需色彩的范围进行划定。
处理结果生成单元405在将待测图片的指示灯进行色彩处理时，使用色距调试；使用色距调试是指在待测图片的指示灯上标识每个指示灯的比对距离值，根据对比距离值，返回计算结果。
置信度数组包括：对待测图片进行色彩处理时，根据色距确定置信度数值。
如图5所示，本申请还提供了一种模板匹配的机柜指示灯识别装置，该装置包括摄像头503、存储器501、处理器502以及总线504；摄像头503用于采集图像，并将采集的图像传输至处理器502和存储器501。存储器501用于存储计算机可执行指令；处理器502用于执行计算机可执行指令以实现本实施例提供的模板匹配的机柜指示灯识别方法，总线504用于传输信息。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可执行指令以实现本实施例提供的模板匹配的机柜指示灯识别方法。
上述存储介质包括但不限于随机存取存储器(英文：randomaccessmemory；简称：ram)、只读存储器(英文：read-onlymemory；简称：rom)、缓存(英文：cache)、硬盘(英文：harddiskdrive；简称：hdd)或者存储卡(英文：memorycard)。所述存储器可以用于存储计算机程序指令。
上述实施例阐明的装置或模块，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。当然,也可以将实现某功能的模块由多个子模块或子单元组合实现。
本申请所述装置中的部分模块可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中,程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的硬件的方式来实现。这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,也可以通过数据迁移的实施过程中体现出来。该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。本申请的全部或者部分可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、移动通信终端、多处理器系统、微处理器的系统、可编程的电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。
1.一种模板匹配的机柜指示灯识别方法，其特征在于，包括：
获取模板图片，得出监测区域，确定形状模板匹配图；
获取模板位置图，并对所述模板位置图按顺序进行排序，确定位置指示图；所述模板位置图由图片处理工具对所述形状模板匹配图处理后，确定的包含指示灯以及数码管的数码图；
获取待测图片，确定待测区域图片；
将所述待测区域图片与所述数码图进行比对，确定是否匹配；
若匹配结果为是，则对所述待测图片的指示灯进行色彩处理，确定待测指示灯图片结果数组和置信度数组；
根据所述结果数组，确定结果图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定形状模板匹配图，包括：在所述模板图片上选取四个或四个以上特征图形，确定待监测区域，并且所述特征图形包含在所述模板匹配图中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述模板位置图按顺序进行排序，包括：采用从左至右，从上至下的扫描方法，对所述模板位置图中的指示灯和数码管进行依次标号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所待测图片的指示灯进行色彩处理，包括：使用hsv色彩模型，对所需色彩的范围进行划定。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所待测图片的指示灯进行色彩处理，还包括：使用色距调试；
所述使用色距调试是指在所述待测图片的指示灯上标识每个所述指示灯的比对距离值，根据所述对比距离值，返回计算结果。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述置信度数组，包括：
对所述待测图片进行色彩处理时，根据色距确定置信度数值。
7.一种模板匹配的机柜指示灯识别装置，其特征在于，包括：
形状模板确定单元：用于获取模板图片，得出监测区域，确定形状模板匹配图；
模板位置确定单元：用于获取模板位置图，并对所述模板位置图按顺序进行排序，确定位置指示图；所述模板位置图由图片处理工具对所述形状模板匹配图处理后，确定的包含指示灯以及数码管的数码图；
输入单元：用于获取待测图片，确定待测区域图片；
区域匹配单元：用于将所述待测区域图片与所述数码图进行比对，确定是否匹配；
处理结果生成单元：用于判断若匹配结果为是，则将所述待测图片的指示灯进行色彩处理，确定待测指示灯图片结果数组和置信度数组；
结果图生成单元：用于根据所述结果数组，确定结果图。
8.一种模板匹配的机柜指示灯识别装置，其特征在于，包括摄像头、存储器和处理器；
所述摄像头用于采集图像，并将采集的图像传输至所述处理器和所述存储器；
所述存储器用于存储计算机可执行指令和所述摄像头采集的图像；
所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，以实现权利要求1-6中任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有可执行指令，计算机执行所述可执行指令时能够实现如权利要求1-6任一项所述的方法。
技术总结