[發明專利]基于物聯網和機器視覺的指針式儀表示值自動識別裝置及方法

有效

• 申請號: 201310264685.6
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103310203A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 薛云燦;張建強;楊啟文;李慧霞
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06N3/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及儀表示值識別領域，特別涉及一種基于物聯網和機器視覺的指針式儀表示值自動識別裝置及方法。

背景技術

目前，我國電力、石油、化工等行業仍大量地使用指針式儀表，特別是在一些特殊場合(如煤氣站)。指針式儀表示值的識別主要由人工完成的，通過人工觀測儀表表盤指針來讀取示值，這種觀測方法容易受到人的觀測角度和觀測距離等主觀因素的影響，誤差較大，且人工讀數勞動強度大，效率低。在遠程控制時，由于各基站和主站控制中心之間的信息通信效率較低，導致各基站不能實時地獲得主站控制中心的指令，以及各基站識別出的儀表示值不能實時的反饋到主站控制中心。

物聯網技術就是通過各種信息傳感裝置和技術實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程，采集各種需要的信息，按照協議，把任何物品與網絡連接，進行信息交換和通信，以實現對物品實時的監控和管理的一種技術。

機器視覺技術就是用機器系統代替人眼進行判斷和測量。機器視覺系統是指通過攝像機等設備將要檢測的目標轉換成數字信號，并傳送到對應的圖像處理系統，系統根據要求進行檢測，記錄檢測結果或者根據結果進行現場控制。機器視覺相對于人的視覺有很多優越性，比如非接觸測量，具有較寬的光譜響應范圍，能長時間穩定工作等。在圖像處理時，本發明提出了基于混沌孤僻魚人工魚群算法進行圖像處理的方法，該方法提出采用孤僻魚的孤僻性實現人工魚搜索方向的變異以避免早熟收斂，并將混沌搜索融入該改進算法，利用混沌搜索的隨機性、遍歷性來提高算法在局部區域的細搜能力，提高搜索精度。這些技術的應用，大大提高了示值的識別精度，降低了工人的勞動強度。

發明內容

本發明目的是為了克服人工讀數勞動強度大、效率低以及誤差大的問題，提供一種基于物聯網和機器視覺的指針式儀表示值自動識別方法及裝置，大大降低了工作人員讀數的勞動強度，提高了讀數的效率，有效保證了讀數的準確性。

實現上述目的中基于物聯網和機器視覺的指針式儀表示值自動識別的技術方案是：一種基于物聯網和機器視覺的指針式儀表示值自動識別方法及裝置，包括主站控制中心、網關和基站，所述基站通過GPRS或者GSM網絡與網關實行通信連接；所述網關與主站控制中心連接，用于傳遞信息。

上述基站包括指針式儀表、有線攝像機、基站計算機和GPRS無線終端，所述有線攝像機位于指針式儀表表盤的正前方，所述有線攝像機和GPRS無線終端分別與計算機通信連接。

上述基站包括指針式儀表、無線攝像機、無線接收器、基站計算機和GPRS無線終端，所述無線攝像機位于指針式儀表表盤的正前方，與無線接收器無線連接，所述無線接收器和GPRS無線終端分別與基站計算機通信連接。

在上述技術方案中，基站還包括恒定光源，所述恒定光源位于指針式儀表表盤的前方及攝像機的一側。

一種基于物聯網和機器視覺的指針式儀表示值自動識別方法，包括以下步驟：

（1）設置待測指針式儀表量程M和單位，設置圖像位置閾值T，利用攝像機拍攝待測指針式儀表的零時刻表盤圖像，并將拍攝的表盤圖像傳輸到基站計算機；

（2）基站計算機對步驟（1）所得的零時刻表盤圖像進行圖像算法處理；

（3）由步驟（2）所得的圖像獲取儀表零刻度線與圖像水平基準線之間的夾角α，儀表滿量程刻度線與圖像水平基準線之間的夾角β，表盤中心的坐標位置，保存于基站計算機；

（4）主站控制中心向基站計算機發出儀表示值自動識別指令；

（5）基站計算機在接到控制中心的指令后，位于指針式儀表表盤正前方的攝像機拍攝儀表表盤圖像，并將拍攝所得儀表表盤圖像傳輸到基站計算機；

（6）基站計算機對所得儀表表盤圖像進行圖像算法處理；

（7）由步驟（6）所得圖像獲取儀表指針與圖像水平基準線之間的夾角θ；

（8）由步驟（1）所得儀表量程M、步驟（2）所得夾角α與β、步驟（7）所得夾角θ、通過公式（1）計算儀表示值：