[發明專利]一種基于圖像處理的指針式儀表讀數自動識別方法

有效

• 申請號: 201810033421.2
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108460327B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 韓現偉;呂浩杰;華雪
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06T7/13;G06T7/60
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

本發明提出了一種基于圖像處理的指針式儀表讀數自動識別方法。首先通過圖像預處理初步確定表盤位置；然后利用直線檢測算法提取表盤區域的直線段，根據表盤刻度線的空間分布特征篩選刻度線，利用最小二乘法擬合，精確定位表盤中心點；同時，根據刻度線的中心投影特征，確定主刻度線的位置備用。本發明采用Hough變換檢測指針兩側的邊緣線，將邊緣線交點與表盤中心連線作為指針所在直線，提高了指針位置的提取精度。本發明采用字符識別技術，自動識別表盤刻度值，由此確定主刻度線所對應的讀數，再由指針直線左右兩側主刻度線示數和左右兩側主刻度線到指針線段的角度距離計算指針示數，提高了精度和魯棒性，擴大了算法的適用場景。

技術領域

本發明涉及指針讀取技術領域，具體涉及一種基于圖像處理的指針式儀表讀數自動識別方法。

背景技術

指針式儀表作為一種傳統的計量儀器，因其結構簡單、價格低廉、工作穩定可靠等原因仍被廣泛應用于工業生產中。常用的指針式儀表有氣壓表、溫度表、壓力表等。指針式儀表在進行校驗和使用時需要大量工作人員進行人工讀數。人工讀數準確率依賴于人的主觀意識，容易受到環境、疲勞等多種因素的影響。為了提高效率和準確率，避免工作人員長期在高危、有毒環境下觀察操作，研究人員提出了多種指針式儀表自動讀數方法。現有的指針式儀表自動讀數算法一般是針對攝像機相對儀表固定安裝、工作環境固定的場景開發，還需要儀表量程等先驗信息，具有魯棒性弱、適用性差等缺點。

文章《基于圖像處理的變電站指針式儀表讀數的研究》(《電子科技》)，其算法流程為：先對讀入的圖片實現灰度化和閾值分割,然后采用改進的Hough變換提取圖像中的直線、計算指針角度和顯示指針讀數。但讀數時需要人工通過鼠標點擊獲取起點、終點坐標和中點坐標，需要提前設置量程等信息，不能完全實現自動化。

如《一種指針式壓力表讀數自動識別方法》(申請號201610120575.6)，該發明采用判斷指針在刻度線之間的位置情況,分別計算表盤指針主刻度、細分刻度以及指針線位置讀數從而得到指針的最終讀數的方法。從其給出的實施例來看，該發明采用工業攝像機獲取圖像，也是用于固定場景的特定指針式儀表自動讀數，采集的圖像儀表正好處于最適于讀數安裝方向，同時也需要提前知道儀表量程、精度等先驗信息，不適用于工廠多儀表巡檢任務中對移動性的需求。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出了一種基于圖像處理的指針式儀表讀數自動識別方法，以達到在對指針式儀表讀數過程中，無需繁雜信息輸入等操作、高自動化、高精度的目的。

本發明提出了以下技術方案：

一種基于圖像處理的指針式儀表讀數自動識別方法，其特征在于：具有以下步驟：

S1：獲取儀表圖像I，對所述圖像I進行預處理，依據形狀特征判斷檢測初步實現表盤的粗定位，并獲取所述表盤的區域圖像I1；

S2：在所述表盤的所述區域圖像I1內精確定位表盤圓心O(a₁,b₁)、半徑R，及構造刻度線環帶圖I2；

S3：在所述刻度線環帶圖I2內確定主刻度線的位置；

S4：在所述表盤的區域圖像I1內通過霍夫變換檢測指針左右兩側邊緣直線，獲得交點P(a₂,b₂)，所述交點P(a₂,b₂)與所述表盤圓心O(a₁,b₁)連線作為指針直線；

S5：通過識別刻度值數字獲取指針左右兩側最近的所述主刻度線的示數X_i、X_i+1；

S6：基于距離法計算指針示數X，并輸出所述指針示數X。

優選的，在本發明中，所述步驟S1中，具體包括以下步驟：