[發明專利]一種基于動態視頻圖像處理和模式識別算法的水表自動檢定技術

有效

• 申請號: 201310026726.8
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103134571A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 湯思孟;趙杰煜;周松輝;俞江明;金秋;陸曉峰;陳奇
• 申請（專利權）人: 寧波市計量測試研究院（寧波市衡器管理所）
• 主分類號: G01F25/00
• 分類號: G01F25/00
• 代理公司: 寧波天一專利代理有限公司 33207
• 代理人: 劉賽云

1.一種基于動態視頻圖像處理和模式識別算法的水表自動檢定技術，其包括構成管路系統的總進水閥、多個水表、多個出水閥、換向器、電磁閥和精密稱重量器，還包括構成檢定系統的攝像機、圖像采集卡和工控機；所述的每一水表上方均設置一個攝像機；所述的攝像機、圖像采集卡和工控機之間設有作數據傳輸連接的總線；所述的精密稱重量器與工控機之間也設有作數據傳輸連接的總線；所述的工控機通過微控制器與電磁閥作電路控制連接；所述的電磁閥分別與總進水閥、多個出水閥、換向器作控制連接，其特征在于：

a、所述的攝像機在水表檢定階段連續拍攝水表指針從初始到終止的動態視頻圖像，并以數據方式輸入圖像采集卡內；

b、所述的圖像采集卡將輸入的動態視頻圖像進行比例縮放、裁剪，并以數據方式輸入工控機內；

c、所述的工控機將采集到的動態視頻圖像數據經高斯擬合建模算法完成水表指針定位的分析示值。

2.根據權利要求1所述的一種基于動態視頻圖像處理和模式識別算法的水表自動檢定技術，其特征在于：

①所述的高斯擬合建模算法完成水表指針的定位，其主要通過圖像采集卡裁剪水表指針附近小塊區域的動態視頻圖像作為水表指針讀取算法的數據輸入，該圖像采集卡在水表檢定前的放水排氣階段，每秒讀取10張初始動態視頻圖像、連續10秒共讀取100張動態視頻圖像進行加權累加以得到圖像A，該圖像A的每個像素的加權和小于10，則該像素置為0，否則用????????????????????????????????????????????????初始化圖像A的每個像素，該圖像A的每個像素的加權和大于255，則該像素置為255，并得到圖像I，再根據水表指針個數，結合水表指針和水表表盤的形狀及顏色的先驗信息、水表指針轉圈的運動特征，建立關于圖像I的高斯擬合模型，其公式為：

，

其中為水表中心點坐標，根據水表指針圖像多次累加選擇，并采用EM算法計算的能量最小值；

②所述圖像I上的像素，為隱變量，，令，且，，，根據公式：

?????

其中，，，得到，并進行M-step，根據公式：

，

，

，

不再變化，EM算法達到收斂，以得到水表中心坐標，半徑長度，將這些記憶信息數據加入下一次的EM算法參數，，，的初始化中，以加快EM算法收斂；

③根據4個0.0001分度的水表指針位置先驗信息，按照公式：

，

計算4個指針區域的中點，得到位置向量，，，，求出它們兩兩相乘的內積恒為正的向量，對應的即為0.001分度的水表指針，并確定0.0001分度的水表指針位置及其半徑；

④對0.0001分度的水表指針位置及其半徑的鄰域建立動態高斯背景建模，得到水表指針部分的前景圖像，繼續選擇輪廓區域最大的區域作為水表指針區域，減去以水表指針半徑的圓范圍內的水表指針部分，得到水表指針的尖端部分，統計水表指針尖端的像素位置，并對其加權平均，按照公式：

，

計算得出水表指針尖部的中心，其中，為屬于指針尖端的區域，n為尖端區域的像素點個數，指針尖端減去指針中心，得到指針的方向向量，并確定0.0001分度的水表指針的準確指向讀數；

⑤水表指針運動到水珠、氣泡遮擋的區域，利用已知信息和水表指針運動的連續性特征，確定水表指針的運動方位，并在水表指針每圈運動結束時自動記錄一次結果。

3.根據權利要求1所述的一種基于動態視頻圖像處理和模式識別算法的水表自動檢定技術，其特征在于所述的圖像采集卡為四通道彩色視頻采集卡，所述的總線為PCI-E×1總線。

4.根據權利要求1所述的一種基于動態視頻圖像處理和模式識別算法的水表自動檢定技術，其特征在于所述的微控制器經三極管、繼電器與電磁閥作電路控制連接。

5.根據權利要求1所述的一種基于動態視頻圖像處理和模式識別算法的水表自動檢定技術，其特征在于所述的精密稱重量器為精密電子秤。