[發明專利]一種基于對稱性特征的儀表指針圖像識別方法

有效

• 申請號: 201610697650.5
• 申請日: 2016-08-19
• 公開（公告）號: CN106339707B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 葛成偉;趙偉;邱顯東;許春山
• 申請（專利權）人: 億嘉和科技股份有限公司
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32;G06K9/62
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 李維朝

1.一種基于對稱性特征的儀表指針圖像識別方法，其特征包括，

儀表定位：利用指針儀表模板在圖像中進行模板匹配，得到儀表圖像的ROI區域；

候選指針提取：在ROI區域內根據對稱性特征提取若干組候選指針的對稱軸及其對稱邊緣像素點對，具體包括，

步驟1：將ROI區域圖像由RGB轉為灰度圖像，采用自適應Canny邊緣檢測算子提取灰度圖像的邊緣，并計算每個邊緣像素點的梯度方向，記邊緣像素點集為Ω；

步驟2：定義[θ_min,θ_max]為儀表指針的轉角范圍，[ρ_min,ρ_max]為儀表指針的對稱軸與參考點P_r(x,y)的參考距離范圍，定義初始累積矩陣

Φ_ij←0，其中，θ_min≤i≤θ_max,ρ_min≤j≤ρ_max；

對任意的轉角θ，θ_min≤θ≤θ_max，首先，將所有邊緣像素點旋轉θ角，得到邊緣像素點集Ω_θ；其次，計算旋轉后的邊緣像素點到圖像原點O(0,0)的距離，將Ω_θ按照距原點距離大小進行分組，得到分組后的邊緣像素點集Ω_θk，其中，M、N分別表示ROI區域的高度、寬度；最后，對任意的k，任意兩個邊緣像素點P_i與P_j，P_i,P_j∈Ω_θk，若P_i與P_j同時滿足：①點對距離約束、②點對方向約束、③點對對稱軸參考距離約束；則置

Φ_ij←Φ_ij+1，其中，θ_min≤i≤θ_max,ρ_min≤j≤ρ_max，

行索引i＝θ表示指針對稱軸的旋轉角索引，列索引j為像素點P_i與

P_j的中點到參考點P_r(x,y)的距離，表示指針對稱軸的參考距離索引；

步驟3：計算累積矩陣Φ中前T個最大值，以此作為候選指針的對稱軸，相應的行索引表明了指針對稱軸的旋轉角，列索引表明了指針對稱軸的參考距離，記前T個候選指針的對稱軸兩側對稱邊緣像素點集分別為L_a與R_a，其中，a＝1,2,…,T；

候選指針提煉：去除非候選指針邊緣的對稱邊緣像素點對，使得最終的對稱像素點對基本上都屬于候選指針，獲得經過提煉后的候選指針對稱邊緣像素點對；

候選指針合并與選擇：去除重疊的候選指針，獲取指針識別結果。

2.如權利要求1所述的基于對稱性特征的儀表指針圖像識別方法，其特征在于，所述候選指針提取具體為：根據ROI區域圖像邊緣的對稱性構造累積矩陣Φ，計算累積矩陣Φ中前T個最大值，計算旋轉角與參考距離，作為T個候選指針的對稱軸，并計算候選指針對稱軸對應的對稱邊緣像素點對。

3.如權利要求1所述的基于對稱性特征的儀表指針圖像識別方法，其特征在于，所述候選指針提煉具體為：對對稱邊緣像素點對進行Ransac共線性檢測，并獲得滿足共線性約束的邊緣像素點對，邊緣像素點對對應的中點即為候選指針對稱軸上的點，獲得候選指針對稱軸像素點集；對候選指針對稱軸像素點集進行分裂再組合，獲得分裂再組合后的對稱邊緣像素點對。

4.如權利要求1所述的基于對稱性特征的儀表指針圖像識別方法，其特征在于，候選指針合并與選擇包括以下步驟：

步驟1：根據候選指針對稱邊緣像素點對計算候選指針的最小最大寬度、指針夾角、對稱軸首尾端點與轉角方向；

步驟2：若兩候選指針同時滿足：①轉角方向近似一致、②指針夾角近似一致、③最小最大寬度符合形態一致性要求，則將兩候選指針進行合并，形成新的候選指針；

步驟3：選擇邊緣像素點集最多的候選指針作為最終的指針識別結果。