[發明專利]一種指針式儀表讀數自動識別的圖像處理方法

有效

• 申請號: 201410578129.0
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104392206B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 閆鈞華;杭誼青;段賀;姜惠華;王志剛;王順飛;朱可;許俊峰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

1.一種指針式儀表讀數自動識別的圖像處理方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)讀入攝像機所采集的原始圖像；

2)提取表盤區域方形圖像；

3)對步驟2)所述的表盤區域方形圖像進行圖像預處理得到指針二值細化圖像；

4)設置指針角度定位精度，根據步驟3)中得到的二值細化圖像，使用中心投影法確定指針角度；

5)獲得表盤區域方形圖像中的零刻度線、滿刻度線位置；

6)根據步驟5)中得到的表盤區域方形圖像中的零刻度線、滿刻度線位置坐標計算得零刻度線、滿刻度線角度；根據步驟4)中指針角度所占量程比例計算得指針讀數；

所述步驟2)提取表盤區域方形圖像的過程為：對圖像進行Hough圓檢測，使用加權平均法確定表盤圓心及半徑，根據得到的表盤圓心及半徑提取表盤區域方形圖；

所述Hough圓檢測過程如下：

21)根據現場拍攝情況及表盤原始圖像大小W×H，定義最小表盤半徑minR及最大表盤半徑maxR作為Hough圓檢測的其中兩個輸入參數，具體計算公式為：

minR＝floor(min(W,H)/4)

maxR＝floor(min(W,H)/2)

其中，W為圖像的寬度，H為圖像的高度；

22)對原始圖像進行Hough圓檢測，得到滿足步驟21)中的多組圓心坐標及對應半徑，即(x_i,y_i,r_i)為一組圓參數；對所有圓心坐標x_i、y_i及半徑r_i分別進行加權平均，設置閾值，剔除與平均圓心坐標average_x、average_y及平均半徑average_r相差較大的結果；對剩下的圓心坐標及對應半徑再次進行加權平均，得到最終圓心坐標(final_x,final_y)和半徑final_r；

23)在原始圖像中，以圓心坐標(final_x,final_y)為中心點，2×final_r為邊長，提取表盤區域方形圖像，去除背景干擾；將提取到的表盤區域方形圖像作為后續圖像處理步驟的輸入圖像；

所述步驟5)獲得表盤區域方形圖像中的零刻度線、滿刻度線位置的具體過程為：

51)提取表盤零刻度線、滿刻度線位置模板：根據表盤區域方形圖像的大小及表盤刻度、示數大小，截取邊長為的表盤零刻度線、滿刻度線位置方形模板；其中，零刻度線位置模板中需包含零刻度線及起始刻度值；滿刻度線位置模板需包含滿刻度線及終止刻度值；

52)在步驟51)所提取的模板中分別標定量程起點、終點位置：在零刻度線上選定某一點作為量程起點，其在零刻度線位置模板中坐標為(x0_start,y0_start)；在滿刻度線上選定某一點作為量程終點，其在滿刻度線位置模板中坐標為(x0_end,y0_end)；

53)使用模板匹配法在表盤區域方形圖像中找到兩個模板的匹配位置(xm_start,ym_start)、(xm_end,ym_end)；其中，相似性度量使用歸一化相關系數，計算公式為：

R(x,y)=Σx′,y′(T(x′,y′)×I(x+x′,y+y′))Σx′,y′T(x′,y′)2×Σx′,y′I(x+x′,y+y′)2]]> 1

其中，I為表盤區域方形圖像，T為模板圖像，(x',y')為模板圖像中像素的坐標，R為結果映射圖像；

54)根據步驟52)中標定的量程起點、終點坐標及步驟53)中所得的模板匹配坐標，分別得到零刻度線及滿刻度線在表盤區域方形圖像中的坐標(x_start,y_start)、(x_end,y_end)，計算公式為：

x_start=x0_start+xm_start,y_start=y0_start+ym_startx_end=x0_end+xm_end,y_end=y0_end+ym_end.]]>