[發明專利]一種指針式儀表讀數識別方法及裝置

有效

• 申請號: 201811258560.1
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109558871B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 張洪宇;呂源治;沙歐
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

1.一種指針式儀表讀數識別方法，其特征在于，所述方法包括：

當指針式儀表的指針處于初始位置時獲取指針式儀表的第一圖像，所述第一圖像具有特征標記點；

對所述第一圖像進行表盤和零位指針的識別和定位，利用所述特征標記點確定零位角度，包括：

對邊緣檢測圖像進行輪廓提取計算，得到邊緣檢測圖像中所有的輪廓；

根據指針式儀表表盤的實際尺寸、標定得到的相機參數以及相機與表盤的距離，確定出邊緣檢測圖像中構成表盤的像素個數的范圍，再根據表盤邊緣內外灰度值分布特點，提取表盤輪廓完成對表盤的識別；

對提取的表盤輪廓進行橢圓擬合，得到表盤中心在圖像中的位置坐標、表盤橢圓的長軸與短軸的大小、以及表盤在邊緣檢測圖像中的傾斜角度；

在畸變校正后的指針式儀表指針零位圖像中截取表盤區域的圖像，截取的范圍是以圖像中表盤中心為截取中心，邊長為表盤擬合橢圓長軸長度的1.5倍的方形區域，將截取到的圖像，根據表盤在圖像中的傾斜角度以及長、短軸大小，進行仿射變換，使圖像中傾斜成橢圓的表盤調整成正圓形表盤；

將截取并進行仿射變換后的正圓形表盤圖像進行二值化處理；

在二值化圖像中以表盤中心為圓心，表盤半徑的0.2倍長為掃描半徑，1度的掃描間隔獲取圖像中一圈的灰度值及相應坐標；

提取連續的灰度值為0的區間，并記錄區間寬度以及0值區間的中心坐標，根據區間的寬度進行排序，其中第2寬的0值區間的中心坐標作為零位指針指向坐標，將所述坐標與表盤中心坐標構成零位指針向量，完成零位指針的識別與定位；

在二值化處理后的正圓形表盤圖像中提取出該標記點，進行輪廓提取和橢圓擬合，定位出標記點圓心坐標，該坐標與表盤中心坐標構成基礎參考向量；

根據向量夾角公式，由零位指針向量和基礎參考向量計算出兩向量的夾角，所述夾角為指針零位相對參考標記點的角度，將所述角度確定為指針零位角度，完成指針零位的識別；

實時獲取所述指針式儀表的第二圖像，對所述第二圖像進行表盤和當前指針的識別和定位；重復多次指針零位的識別對指針零位角度進行平均值運算作為零位角度；

獲取所述第二圖像中的特征標記點，利用當前指針和所述特征標記點之間的位置關系確定所述指針式儀表的當前指針角度；

利用所述第一圖像確定的零位角度與所述第二圖像確定的當前指針角度，確定所述指針式儀表的當前讀數包括：

利用實時轉動角度與指針零位相對于刻度線0位的初始角度，再根據指針式儀表分度值與指針轉動角度對應關系，計算得到指針式儀表讀數。

2.根據權利要求1所述的指針式儀表讀數識別方法，其特征在于，所述當指針式儀表的指針處于初始位置時獲取指針式儀表的第一圖像，所述第一圖像具有特征標記點之前，還包括：

指針式儀表表盤上放置一個特征圖案作為特征標記點，特征圖案所在區域為非儀表指針掃過的區域；

將相機對準所述指針式儀表，使儀表可以清晰完整的成像于相機中；

相機與儀表的相對高度確保在相機景深范圍內，根據相機光軸與儀表中心垂線之間的夾角調整儀表表盤直至完整成像，根據相機與儀表的水平相對位置調整儀表整體在相機視場內且表盤完整成像；

當指針式儀表處于無自然光條件下的黑暗環境時采用主動照明光源進行照明。

3.根據權利要求1所述的指針式儀表讀數識別方法，其特征在于，所述當指針式儀表的指針處于初始位置時獲取指針式儀表的第一圖像，所述第一圖像具有特征標記點，包括：

利用相機采集指針式儀表的指針零位圖像；

根據對相機標定得到的相機參數對采集到的指針零位圖像進行畸變校正，得到畸變校正后圖像；

對所述畸變校正后圖像進行邊緣檢測，得到所述指針式儀表指針零位的邊緣檢測圖像。