[發(fā)明專(zhuān)利]一種遠(yuǎn)距離多視角環(huán)境下的指針式儀表盤(pán)自動(dòng)讀數(shù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710301502.1
• 申請(qǐng)日: 2017-05-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107145890B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡彬;江寧;成耀;楊賽;潘雨
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南通大學(xué);南通先進(jìn)通信技術(shù)研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06K9/46
• 分類(lèi)號(hào): G06K9/46
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 張素慶

1.一種遠(yuǎn)距離多視角環(huán)境下的指針式儀表盤(pán)自動(dòng)讀數(shù)方法，其特征在于：包括以下步驟：

a、標(biāo)定模板表盤(pán)的表盤(pán)中心、表盤(pán)半徑和主要刻度的角度信息，作為先驗(yàn)知識(shí)；

b、輸入待讀表盤(pán)圖片及其模板圖片，計(jì)算模板圖片和待讀表盤(pán)圖片的KAZE特征；

c、采用KNN算法匹配兩張圖片的KAZE特征，得到一組匹配點(diǎn)，將待讀表盤(pán)圖片中的集合記做S＝{(x_i,y_i)}，模板圖片得到的集合記做T＝{(x_i,y_i)}，S和T中的像素點(diǎn)坐標(biāo)一一匹配；

d、使用RANSAC方法計(jì)算S和T之間的最優(yōu)單映射變換矩陣，消除錯(cuò)誤的匹配數(shù)據(jù)，得到新的集合S和T；

e、根據(jù)匹配數(shù)據(jù)集合與先驗(yàn)知識(shí)，計(jì)算待讀表盤(pán)圖片的表盤(pán)中心位置和表盤(pán)半徑，截取出待讀表盤(pán)圖片中的表盤(pán)區(qū)域；

f、對(duì)步驟e提取出來(lái)的表盤(pán)區(qū)域圖像灰度化，根據(jù)直方圖分布對(duì)灰度圖二值化處理得到二值圖B1；

g、對(duì)二值圖B1做形態(tài)學(xué)膨脹得到膨脹圖B2，B1和B2做差得到表盤(pán)內(nèi)部圖像B；

h、對(duì)步驟g得到的圖像B做概率霍夫變換得到一組直線L＝{l_i}，對(duì)L進(jìn)行合并約束，得到指針?biāo)诘闹本€，并計(jì)算其角度；

i、根據(jù)指針角度和先驗(yàn)知識(shí)估算出表盤(pán)讀數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述距離多視角環(huán)境下的指針式儀表盤(pán)自動(dòng)讀數(shù)方法，其特征在于：所述步驟e具體包括以下步驟：

步驟e1、讀取先驗(yàn)知識(shí)，得到模板表盤(pán)的中心坐標(biāo)(x_c,y_c)和半徑Radius；

步驟e2、從集合S任取兩點(diǎn)，計(jì)算其差值為Δs，從集合T中取相匹配的兩點(diǎn)，計(jì)算其差值為Δt，計(jì)算其比值r＝Δs/Δt；

步驟e3、重復(fù)步驟e2直至集合S和T中的任意兩點(diǎn)都參與了計(jì)算，得到比值集合R＝{r_i}，剔除掉R中偏離的值，計(jì)算剩下的所有值的平均值r；

步驟e4、集合T中任取一點(diǎn)，計(jì)算該點(diǎn)與(x_c,y_c)的差值Δt，則S中匹配點(diǎn)與待讀表盤(pán)圖片中的表盤(pán)中心差值為r·Δt，得出表盤(pán)中心坐標(biāo)為(x,y)；

步驟e5、重復(fù)步驟e3，直至集合S和T中的所有點(diǎn)都參與了計(jì)算，得到表盤(pán)中心坐標(biāo)集合，剔除其中偏離的值，計(jì)算剩下的值的均值，得到表盤(pán)中心坐標(biāo)為(x,y)；

步驟e6、以(x,y)作為中心，以2r·Radius作為邊長(zhǎng)，從待讀表盤(pán)圖片中截取矩形區(qū)域，該區(qū)域即為表盤(pán)所在位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述距離多視角環(huán)境下的指針式儀表盤(pán)自動(dòng)讀數(shù)方法，其特征在于：所述步驟f具體包括以下步驟：

步驟f1、對(duì)步驟e截取的表盤(pán)區(qū)域圖像進(jìn)行灰度化處理得到灰度圖ROI，以ROI中點(diǎn)為中心，邊長(zhǎng)1/4為半徑統(tǒng)計(jì)直方圖；

步驟f2、直方圖的兩個(gè)峰值分別代表了黑色指針區(qū)域和白色表盤(pán)區(qū)域，以兩峰的分界點(diǎn)為閾值對(duì)灰度圖做二值化處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述距離多視角環(huán)境下的指針式儀表盤(pán)自動(dòng)讀數(shù)方法，其特征在于：所述步驟h具體包括以下步驟：

步驟h1、對(duì)步驟g得到的圖像進(jìn)行概率霍夫變換，得到一組直線L；

步驟h2、將L中距離小于5個(gè)像素并且交角小于3°的直線合并，得到新的直線集合L；

步驟h3、從L中選擇同時(shí)滿足條件1：距離表盤(pán)中心距離在閾值內(nèi)，條件2：長(zhǎng)度超過(guò)閾值，的直線作為指針?biāo)谥本€，計(jì)算其角度α。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述距離多視角環(huán)境下的指針式儀表盤(pán)自動(dòng)讀數(shù)方法，其特征在于：所述步驟i具體包括以下步驟：

步驟i1、讀取先驗(yàn)知識(shí)，得到表盤(pán)角度θ＝{θ₁,θ₂,...,θ_n}對(duì)應(yīng)的刻度值為

步驟i2、比較步驟h3得到的角度α與θ的大小，如果α＜θ₁，輸出表盤(pán)讀數(shù)為結(jié)束，否則執(zhí)行步驟i3；

步驟i3、比較步驟h3得到的角度α與θ的大小，如果α＞θ_n，輸出表盤(pán)讀數(shù)為結(jié)束，否則執(zhí)行步驟i4；

步驟i4、比較步驟h3得到的角度α與θ的大小，得到θ_i＜α＜θ_j，輸出表盤(pán)讀數(shù)其中β＝(α-θ_i)/(θ_j-α)。