[發明專利]一種基于圖像處理的指針式儀表讀數方法

有效

• 申請號: 201710317529.X
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107301412B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 高飛;葛一粟;金一鳴;盧書芳;張元鳴;陸佳煒;肖剛
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06K9/20
• 分類號: G06K9/20
• 代理公司: 33213 杭州浙科專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 周紅芳

本發明公開了基于圖像處理的指針式儀表讀數方法，它通過利用圖像識別技術對指針式儀表圖像進行標定、圖像預處理、目標二次定位和指針識別的基于圖像處理，實現儀表指針二次定位，提高儀表指針識別精度；實現自動儀表圖像識別，具有精度高、速度快、操作簡單和實時監測的特點，不但減少了效率低難管理的人工抄表過程，而且還減少因人工抄表造成的錯誤問題和管理問題，同時解決了人工抄表勞動強度大、效率低和可靠性差的問題。

技術領域

本發明涉及一種基于圖像處理的指針式儀表讀數方法，尤其涉及利用圖像識別技術對指針式儀表圖像進行標定、圖像預處理、目標二次定位和指針識別的基于圖像處理的指針式儀表讀數方法。

背景技術

指針式儀表由于其結構簡單，價格低廉，維護方便，抗電磁干擾，可防凍防塵防水等特點，在社會生產行業受到廣泛應用。但指針式儀表需要工作人員進行現場人工示數讀取，而人工讀數過程中存在的效率低、易疲勞、難管理等問題，已無法滿足實際生產與工作需求。因此基于機器視覺的指針式儀表識別系統成為了一個較好的解決方案。

為了解決指針式儀表示數識別問題，國內外學術界、工業界提出了很多方案。其中與本發明較為接近的技術方案包括：王欣(智能變電站中指針式儀表圖像自動識別方法[J].電氣技術,2016,17(5):7-10.)該系統針對智能變電站中的指針式儀表實現自動化儀表識別，基于傳統的角度法和距離法，提出了新的識別方法，提高了識別的精度；但該方法在儀表矯正步驟中，需要在圖像背景噪音較少的情況下進行，在實際應用場景中較不穩定；該方法在指針指向角度識別上有較高的精度，但其主要針對細指針的準確識別，未能解決較粗指針(指針頂部較細，底部較粗)的識別問題。宋偉(基于指針區域特征的儀表讀數識別算法[J].儀器儀表學報,2014(S2).)該方法針對儀表讀數識別易受光照影響和較粗指針儀表識別率不高的問題，有較好的實驗結果，且設計了高斯型同態濾波器，增強儀表識別對光照變化的適應性；在粗指針識面，該算法中通過計算指針圖像旋轉不同角度在橫軸和縱軸上的投影，得到指針指向角度，針對粗指針識別問題，有較高的識別精度；但該方法中在噪音去除的問題上使用了剪影法，其將第一次儀表模板保存于模板庫，對后續施工精度要求較高，或在儀表施工時容易造成的旋轉問題而影響后續識別精度，不能在保證精度的同時降低施工的難度。發明專利(申請號：CN201510292646.6，名稱：指針式儀表的讀數識別方法及系統)公開了一種通過接收已輸入的儀表類型，調整圖像采集識別裝置與儀表的相對位置，獲取精確的表盤區域圖像后，對該圖像進行直接識別的指針式儀表識別方法；該方法避免了輪廓跟蹤等復雜的圖像分析技術，減少了在圖像處理上的計算量，提高了識別效率，并且該系統可通過圖像采集裝置上的識別模塊直接對圖像進行處理，無需將采集圖像發送到計算機進行處理，大大降低了數據傳輸時間；但由于該系統需要特定的安裝裝置，并且在采集裝置上有圖像識別模塊，使得采集裝置的制造成本較高；該系統的識別模塊不能很好的解決粗指針的精確識別問題。

綜上所述，當前指針式儀表處理方案中存在如下不足：

(1)多數方法對較粗指針識別的精度較差，但該種指針在實際中卻有著較為廣泛的應用，指針識別精度不能很好滿足實際需求；

(2)方法使用中并未考慮到實際工程施工中造成誤差的問題，系統魯棒性不高，受外界因素響應易造成精度上的丟失；

(3)部分方法需要的硬件設備較多，系統制造成本過高。

粗指針(指針頂部較細，底部較粗)在社會生產行業中有著廣泛的應用，在儀表識別方法中，提高該種指針的識別準確率十分重要，而表盤中的文字、圖案或噪聲會在不同的光照情況下對儀表識別結果造成不同程度的識別誤差，在某些情況下，系統容易將干擾部分識別為表盤上的指針部分，造成系統的誤檢。而本發明中的目標二次定位策略，針對經過簡單區域標定后的指針式儀表圖像，能較好的識別圖像中的指針，并計算指針指向刻度。

發明內容