[發明專利]測量儀器刻度線的快速識別方法

有效

• 申請號: 201310548182.1
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103559484A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 馬睿松;陳傳嶺;朱茜;李博;董玉芹;張衛東
• 申請（專利權）人: 馬睿松;河南省計量科學研究院;河南省計量工程技術研究中心
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 聶孟民

技術領域

本發明涉及測量儀器，特別是一種測量儀器刻度線的快速識別方法。

背景技術

非數字顯示的測量儀器大多需要借助刻度線指示測量儀器的測量結果（又簡稱示值）。因此，在測量儀器的檢定、校準、試驗過程中，需要準確識別刻度線位置，從而得到測量儀器的示值。

最直接的測量儀器刻度線識別方法是目測。由于人眼分辨力有限、長期觀測容易造成視覺疲勞等原因，目測的方法存在視覺判斷不確定度大、不適合大批量檢測以及自動化程度較低等問題。

隨著圖像識別技術的發展，圖像識別在數字讀取、過程監控等方面的應用日益廣泛。通過專利檢索，發現圖像識別方面的專利400余項，通常，這些技術的實現過程包括：圖像獲取、灰度變換、亮度調整、二值化處理、特征值提取等環節，運算過程復雜、運算量大，不能應用在對刻度線連續識別且識別速度不低于20次/秒的自動控制過程。另進行刻度線監控方面的專利檢索，也未檢索到刻度線識別的相關信息。因此，刻度線識別方法的研究具有創新的意義。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術不足，本發明的目的就是提供一種測量儀器刻度線的快速識別方法，可有效解決測量儀器的檢定、校準、試驗等過程中對刻度線的識別和監視問題，保證刻度線識別、監視和測量的快速準確。

本發明解決的技術方案是，包括利用數碼攝像頭獲取刻度圖像；將圖像轉換成灰度圖像；計算出設定區域內各行之間灰度最大跳變值和計算左右邊緣或任意兩點間的距離，由以下步驟實現：

（1）利用數碼攝像頭獲取刻度圖像；（2）將圖像轉換成灰度圖像；（3）根據需要識別的刻度線在圖像中的位置設定識別區域，大幅降低識別過程中的運算處理；（4）計算出設定區域內各行之間灰度最大跳變值J_max；（5）計算識別區域內各行的行平均灰度值；計算設定區域各行間的行平均灰度的跳變；根據灰度跳變的絕對值是否大于0.5J_max進行邊緣預判；（6）計算非刻度線區各行的平均灰度的平均值和這些行平均灰度之間的標準偏差s_H，并以標準偏差s_H的n_H倍作為行灰度偏離的閾值；計算各行的行平均灰度與平均灰度之間的偏離，當偏離從小于n_Hs_H到大于n_Hs_H時為一個初邊緣，當偏離從大于n_Hs_H到小于(n_H-1)s_H時為終邊緣；計算初邊緣和終邊緣間各行行坐標的加權平均值作為刻度線的中心線行坐標；(7)通過設置對齊閾值和偏離閾值，構造滯留區間，達到防抖效果，判斷刻度線中心線行坐標與設定的基準線坐標是否對齊，將對齊判斷結果發給信號中轉接受裝置或由計算機申請中斷；（8）分別以左右列平均的灰度標準偏差的倍數作為閾值，判斷刻度尺左右邊緣；（9）計算左右邊緣或任意兩點間的距離。

本發明可有效用于對棒式、條狀式、直尺式的刻度進行識別，能夠快速準確地識別出設定區域內的刻度線的中心位置，實時監測該刻度線中心是否對齊設定位置，識別速度快，準確度高，并具有優良的防抖、防誤判性能，是測量儀器刻度線快速識別的創新。

附圖說明

圖1為本發明的操作流程圖。

圖2為本發明對棒式刻度尺識別的應用實例圖。

圖3為本發明對直尺式（條形）刻度識別的應用實例圖。

具體實施方式

以下結合具體情況，對本發明的具體實施方式作詳細說明。

由圖1給出，本發明測量儀器刻度線的快速識別方法包括以下步驟：

1、利用數碼攝像頭獲取刻度圖像：由數碼攝像的攝像頭對刻度尺進行攝影，調節攝像頭的焦距和景深，使圖像清晰地呈現在計算機畫面中，識別采取基于平均灰度的灰度適應技術，通常，對照明的要求并不高，處于自然光狀態即可，必要時可設有輔助照明，如配置燈具，由燈具輔助照明，效果更好；

2、將圖像轉換成灰度圖像：方法是，當圖像為RGB格式（紅綠藍三色混色編碼格式），而非YUV格式（亮度或灰度色差編碼格式）時，按下式將RGB格式轉換為YUV格式：

Y=0.299R+0.587G+0.114B

U=-0.147R-0.289G+0.436B

V=0.515R-0.515G-0.100B

其中：R、G、B分別為紅、綠、藍三基色的混合系數；