[發明專利]一種指針式儀表讀數識別方法

有效

• 申請號: 201710733226.6
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107609557B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 韓守東;夏鑫鑫;馮知坤;劉昱均
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06K9/34
• 分類號: G06K9/34;G06T7/66
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發明公開了一種指針式儀表讀數識別方法，包括：提取表盤，去除干擾，使用仿射變換對表盤進行校正；對表盤進行圓檢測和直線檢測，得到預測圓心和指針角度；基于表盤上刻度連通域的特征，篩選出刻度連通域，進而對其進行線性擬合，對擬合直線兩兩求交點，利用預測圓心和指針角度對待選圓心進行篩選驗證，得到表盤的圓心，表盤上刻度連通域質心到圓心的距離為表盤的半徑；由表盤圓心、半徑和指針直線等信息，提取表盤的圓弧刻度條，并將其展開成矩形狀，然后根據刻度在矩形刻度條上的橫坐標分布，進行最小、最大刻度檢測，噪點去除和刻度插入，最后結合指針角度計算表盤讀數。本發明方法普適性強，實時性高，同時讀數有較高的準確率。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，更具體地，涉及一種指針式儀表讀數識別方法。

背景技術

在測試技術中，指針式儀表因其結構簡單，使用方便，被廣泛地應用于電力、石油、化工等行業中。在一些測試現場，比如不易觀測的室外或對人員具有危害的場所，采用人工對儀表進行讀數有一定難度和危險。在條件惡劣，人員稀少或者數據量大的工作環境中，其準確率和工作效率更難以得到保證。將圖像處理技術應用于儀表讀數的自動識別，能提高讀數的準確度，減少人工開銷，提高效率。

對于指針式儀表，現有的基于圖像處理的指針式儀表讀數自動識別算法主要分為表盤區域提取，指針提取，刻度識別及讀數三部分。

傳統的表盤區域提取方法一般采用的是模板特征匹配的方法，此方法不僅效率較低下，而且準確率在目標背景較復雜時無法保證。

指針提取方法一般有2種：(1)使用區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；(2)對圖像進行去噪濾波、二值化、形態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。

指針提取方法(1)要求攝像機與儀表表盤位置固定，方法(2)對攝像機成像質量要求較高且需根據具體情況進行相應的處理。

刻度識別及讀數方法一般有5種：(1)攝像機與儀表表盤的相對位置固定，根據兩者的位置關系及先驗知識由指針偏轉角度得到讀數；(2)對圖像進行去噪濾波、二值化、形態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，根據指針與刻度直線的關系得到讀數；(3)對刻度數字進行識別以得到讀數；(4)建立儀表模板庫，對儀表圖像的有效識別區域中，利用指針和刻度線筆畫特征，提取儀表的指針和刻度線，并且與刻度查詢數據庫中對應的刻度查詢表進行匹配，進行讀數自動識別；(5)建立模板庫，將模板圖中儀表的最大、最小量程刻度線的角度，圓心位置都保存在模板庫中，通過指針直線與刻度直線的關系計算得到讀數；

刻度識別及讀數方法(1)中要求攝像機與儀表表盤的相對位置固定，這在實際應用中受到限制；方法(2)與(5)中需要提取最大最小刻度直線，方法(3)中需要對數字進行識別，由于實際圖片受光線、表盤上的污垢等因素影響而模糊不清，造成細小的刻度線、數字等信息識別不到，導致儀表讀數自動識別失?。环椒?4)、(5)中前期需要建立龐大的數據庫，工作量非常重大繁瑣。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種指針式儀表讀數識別方法，由此解決現有的指針式儀表讀數識別方法在攝像機與儀表表盤相對位置不固定，外界環境光線不均勻，攝像機成像質量不高等情況下，識別精度較低的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種指針式儀表讀數識別方法，包括：

(1)對待識別儀表圖像進行定位并提取表盤，同時采用仿射變換的方式矯正表盤得到矯正后的表盤圖像；

(2)對矯正后的表盤圖像進行圓檢測，得到表盤的預測圓心和預測半徑，同時利用矯正后的表盤圖像的中心對預測結果進行驗證；

(3)對矯正后的表盤圖像采用霍夫直線檢測的方式檢測指針，并檢測出指針的角度；