[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

本發明提供了一種指針式儀表讀數的識別方法及裝置，有效的避免了對儀表中，較多且復雜的刻度線的識別，消除了對儀表刻度識別的誤差，大大提高了指針式儀表讀數的識別精度，同時沒有使用Hough變換、最小二乘法等算法，避免了復雜算法的使用，大大提高運算速度，保證了較好的實時性。

技術領域

本發明涉及計算機視覺技術領域，具體涉及一種指針式儀表讀數的識別方法。

背景技術

指針式儀表作為比較傳統的測量儀表，以其結構簡單、維護方便、價格便宜、可靠性高、適應能力強、受環境影響小等優點，被廣泛應用于科學實驗、工業生產等領域中，使其在數字儀表出現后仍具有不可替代的地位。

目前，指針式儀表示數的獲取大多采用的依然是人工觀測儀表表盤指針讀數的方法，這種方法受主觀因素和客觀條件影響較大。比如讀數人的觀測角度、觀測距離以及判斷估讀能力不同，都會造成讀數的較大誤差，可靠性不高，一旦需要實時監控需要工作人員值守，增加了勞動強度，降低安全性；另一方面，如果儀表使用安裝的環境較為惡劣，也可能不利于人工讀數，比如安裝的位置離地面過高，或者工作環境高溫等。因此，隨著計算機視覺技術、圖像處理技術等技術的不斷發展和日漸成熟，在儀表讀數上引入計算機視覺技術是一個必然的發展趨勢。

利用計算機視覺技術實現儀表的自動化識別，使用工業相機替代人工人眼，可以有效消除人為因素產生的誤差，提高可靠性，降低人力消耗，并做到對儀表的實時監控。對于指針式儀表讀數的識別主要涉及兩個方面，一方面是對儀表刻度線和指針的識別與定位，另一方面是對儀表實際示數的判讀。應用計算機視覺與圖像處理技術對儀表刻度線和指針進行識別與定位，主要運用Hough變換算法、最小二乘算法、差影法、中心投影法、模板特征法等方法，而在對指針式儀表的示值判讀方面，采用的方法主要歸類于角度法和距離法這兩種方法及其改進的方法。以上方法自身都或多或少存在弊端，因此很多研究者也不斷進行了改進，或者選用多種方法的聯合使用，但是依然沒有一種可以被公認的在所有方面都為最優的方法出現。

發明內容

本發明實施例提供了一種指針式儀表讀數識別方法及裝置，避免了對儀表刻度線的識別，消除了對儀表刻度識別的誤差，提高了指針式儀表讀數的識別精度，避免了復雜算法的使用，也可以提高運算速度，保證了較好的實時性。

第一方面，本發明提供一種指針式儀表讀數識別方法，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；

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；

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。

作為一種可選的方案，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。