[發明專利]一種基于機器視覺的指針式儀表定位與識別方法

有效

• 申請號: 201810651004.4
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108921176B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 徐曉龍;吳寧馨;尚銘舟;曹光靜;陳文;張學武;張卓
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 劉艷艷;董建林

本發明公開了一種基于機器視覺的指針式儀表定位與識別方法，對儀表盤在儀表柜圖像中的位置進行準確定位并自動識別儀表讀數，（1）獲取儀表柜圖像；（2）將儀表柜圖像進行分割處理，得出儀表盤圖像；（3）對儀表盤圖像進行預處理；（4）使用Canny邊緣檢測法獲得儀表盤圖像中所有的邊緣輪廓；（5）在獲得的邊緣輪廓中用Hough變換找到所有直線輪廓，（6）通過直線輪廓的長度特征篩選出儀表盤中指針所在的直線輪廓；（7）計算指針所在兩條直線輪廓傾斜角的平均值θ；（7）由直線傾角和儀表刻度之間的線性關系計算出指針讀數。通過采用以上定位及檢測技術，具有定位與讀數準確，抗噪性能好，圖像處理高效快捷的特點。

技術領域

本發明屬于數字圖像處理技術領域，具體涉及一種基于機器視覺的指針式儀表定位與識別方法。

背景技術

指針式儀表廣泛應用于生產生活的各個方面，其結構簡單、使用方便。國內對指針式儀表示數的讀取主要采用人工的方法，這種方法受人的主觀因素如觀測角度、觀測距離、人眼疲勞等影響，不穩定、可靠性不高。而且數據處理工作量大，識別效率低；另外也可能因為眼睛跟不上指針轉動速度而造成錯誤。

基于機器視覺的指針式儀表自動識別技術主要包括對儀表盤的定位技術和對指針示數的識別技術。

目前對指針式儀表盤的定位技術主要有：

1)減影法：Correa Alegria等提出將指針處在不同角度的圖片相減，背景、儀表盤、刻度等非變化因素都不會發生移動和改變，所以相減結果為0；兩個指針相減則不會為0。相減可將所有背景全部消除，只留下了兩個指針在同一幅圖像中的不同位置,再經過一些幾何變換，就得到了指針表盤的位置(F.Correa Alegria,A.Cruzz Serra.Automaticcalibration of analog and digital measuring instruments using computer vision[J].IEEE Transactions on InstrumentationMeasurement,2000,49(1):94-99.)。再此方法的基礎上，李治瑋等提出了最大灰度相減法：首先采集指針儀表的零刻度圖像,然后在同等條件下采集一個指針儀表的非零刻度圖像,接著對兩圖像運用灰度比較法得到一副無指針的表盤指針圖像,并將此圖像作為參考圖像；定位時,將實測圖像與參考圖像運用減影法得到一副無表盤指針圖像,再經過一些幾何變換，得到指針表盤的位置(李治瑋,郭戈.一種新型指針儀表識別方法研究[J].微計算機信息,2007,23(31):113-114.)。該方法對圖像灰度圖的質量要求高，所以定位準確性受光照條件影響較大。

2)Hough變換法:Hough變換法的核心思想是利用霍夫直線檢測算法獲取整個圖像中的所有直線，然后通過篩選獲得需要的直線。目前該方法的衍生方法很多，比較著名的有楊耀權等提出的雙閾值改進法(楊耀權,趙艷琴,何曉燕,等.基于計算機視覺技術的指針式儀表自動檢定方法[J].儀器儀表學報,2001,22(s2):233-234.)，施健等提出的結合減影法的Hough變換法(施健,張冬,何建國,等.一種指針式化工儀表的遠程抄表設計方法[J].自動化儀表,2014,35(5):77-79.)，Han等提出的在圖像預處理中結合自適應中值濾波和自適應二值化的優化方案(Han J,Li E,Tao B,et al.Reading recognition method ofanalog measuring instruments based on improved hough transform[C].International Conference on Electronic MeasurementInstruments.IEEE,2011:337-340.)。Hough變換法在區別圖像中其他的直線以對噪聲的適應能力方面對圖像預處理的要求比較高，然后復雜的預處理過程也意味著較復雜的計算量。