[發(fā)明專利]一種指針式儀表讀數(shù)自動識別的圖像處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410578129.0
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104392206B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)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

技術領域

本發(fā)明涉及圖像處理技術領域，具體是一種對指針式儀表讀數(shù)進行自動識別的圖像處理方法。

背景技術

在測試技術中，由于指針式儀表結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，被廣泛地應用于電力、石油、化工等行業(yè)中。在一些測試現(xiàn)場，比如不易觀測的室外或?qū)θ藛T具有危害的場所，人工讀取儀表讀數(shù)有一定難度和危險。將圖像處理技術用于指針式儀表讀數(shù)高精度自動識別，不僅可以消除人工讀取儀表讀數(shù)所造成的主觀誤差，而且可以提高效率和精度、保障人員安全。

利用圖像處理技術進行指針式儀表讀數(shù)高精度自動識別，首先通過攝像機采集包含讀數(shù)信息的儀表表盤原始圖像，然后運用圖像處理方法對儀表表盤原始圖像中的指針、刻度等特征進行提取、識別，最后得到指針式儀表的具體讀數(shù)。其中需要解決的問題主要有兩個：一是由于攝像機與指針式儀表相對位置不固定，導致在采集到的圖像上儀表表盤位置不固定。另一為由于測試現(xiàn)場環(huán)境的影響，以及儀表表盤表面的磨損導致攝像機成像質(zhì)量較低，需要對圖像進行相應的處理。

目前基于圖像處理技術的指針式儀表讀數(shù)自動識別方法主要分為指針提取、刻度識別及讀數(shù)兩部分。指針提取方法一般有2種：11、使用區(qū)域分割的方法提取表盤特征，采用消影法獲得指針圖像，對指針圖像進行二值化，使用直線提取方法得到指針直線；12、對圖像進行去噪濾波、二值化、形態(tài)學濾波等處理以提取指針圖像，使用直線提取方法得到指針直線。刻度識別及讀數(shù)方法一般有3種：21、攝像機與儀表表盤的相對位置固定，根據(jù)兩者的位置關系及先驗知識由指針偏轉(zhuǎn)角度得到讀數(shù)；22、對圖像進行去噪濾波、二值化、形態(tài)學濾波等處理提取刻度圖像，使用直線提取方法得到刻度直線，根據(jù)指針與刻度直線的關系得到讀數(shù)；23、對刻度數(shù)字進行識別以得到讀數(shù)。方法11、21要求攝像機與儀表表盤位置固定。方法12、22、23對攝像機成像質(zhì)量要求較高且需根據(jù)具體情況進行相應的處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是提供一種指針式儀表讀數(shù)自動識別的圖像處理方法，該方法在攝像機與儀表表盤位置不固定、攝像機成像質(zhì)量不高的情況下，依然可以實現(xiàn)對指針式儀表讀數(shù)的自動識別，且識別精度高。

本發(fā)明公開的一種指針式儀表讀數(shù)自動識別的圖像處理方法，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(qū)域方形圖像；

3)對步驟2)所述的表盤區(qū)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(jù)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(qū)域方形圖像中的零刻度線、滿刻度線位置；

6)根據(jù)步驟5)中得到的表盤區(qū)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(jù)步驟4)中指針角度所占量程比例計算得指針讀數(shù)。

所述步驟2)提取表盤區(qū)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(jù)得到的表盤圓心及半徑提取表盤區(qū)域方形圖像。

所述Hough圓檢測過程如下：

21)根據(jù)現(xiàn)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?yún)?shù)，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(shù)；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(jié)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(qū)域方形圖像，去除背景干擾；將提取到的表盤區(qū)域方形圖像作為后續(xù)圖像處理步驟的輸入圖像。

所述步驟5)獲得表盤區(qū)域方形圖像中的零刻度線、滿刻度線位置的具體過程為：