[發明專利]基于文本檢測的指針式儀表讀數方法

有效

• 申請號: 202010087850.5
• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN111401357B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 李竹;周依莎;盛慶華;陳錕劍
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06V20/62
• 分類號: G06V20/62;G06V30/148;G06V30/162;G06T7/00;G06T7/11;G06T7/62;G06T7/90
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 陸永強

本發明公開了基于文本檢測的指針式儀表讀數方法，包括以下步驟：S10，采集指針式儀表的圖像；S20，檢測并識別刻度文本的位置與示數；S30，確定指針旋轉的中心即刻度圓環的圓心；S40，圓環形刻度區域轉成矩形；S50，從圖像中分割出矩形形狀的刻度區域；S60，通過改進的距離法讀出指針式儀表的讀數。本發明實現了精度較高的儀表讀數方法，對環境光、拍攝角度也有較強的魯棒性。

技術領域

本發明屬于儀器儀表技術領域，涉及一種基于文本檢測的指針式儀表讀數方法。

背景技術

指針式儀表由于其結構簡單、使用方便、成本低等優點，被廣泛應用于石油化工、電力等行業。隨著科學技術的發展，原有的對指針式儀表進行人工讀數已難以無法滿足工業上實時化、智能化的監控需求，所以急需一種可精確識別指針儀表的方法。

現階段，讀數精度較高的方法為基于極坐標變換的讀數方法，它的主要思想為將儀表的圖像進行極坐標變換，使得原本呈圓弧狀分布的刻度變為線性分布。這種方法不光適用于均勻的刻度指針表，還適用于非均勻刻度線的指針表，具有廣闊的應用范圍。該方法首先都需要提取指針的旋轉中心，現有的研究中心中，指針的旋轉中心大多是使用刻度坐標作為擬合點擬合圓心的。而由于刻度坐標的特征點較少，當光照變化時，刻度坐標的提取可能失敗，對讀數結果產生較大影響。

發明內容

為解決上述問題，本發明針對現有的指針式儀表讀數方法的缺點，提出了一種基于文本檢測的指針式儀表讀數方法，以提高儀表讀數的精確度和算法的魯棒性。。

為實現上述目的，本發明的技術方案為基于文本檢測的指針式儀表讀數方法，包括以下步驟：

S10，采集指針式儀表的圖像；

S20，檢測并識別刻度文本的位置與示數；

S30，確定指針旋轉的中心即刻度圓環的圓心；

S40，圓環形刻度區域轉成矩形；

S50，從圖像中分割出矩形形狀的刻度區域；

S60，通過改進的距離法讀出指針式儀表的讀數。

優選地，所述S20檢測并識別刻度文本的坐標與示數中，使用RCNN網絡檢測并識別刻度值的位置與示數，刻度值的位置用于S30刻度圓環圓心的確定，刻度文本的示數用于S60指針式儀表的讀數。

優選地，所述RCNN網絡進行檢測并識別需要提前完成對網絡的訓練，包括以下步驟：

拍攝并收集不同示數的指針式儀表圖像；

將圖像按網絡輸入要求標注好，制成數據集；

訓練RCNN網絡；

訓練完成的網絡可用于圖像中刻度值的檢測與識別。

優選地，所述S30確定指針旋轉中心即刻度圓環的圓心中，在S20得到的刻度值文本區域的中心坐標后，由指針式儀表刻度分布規律可以知道這些點呈圓形分布，所以用最小二乘法擬合圓，得到刻度圓心的坐標。

優選地，所述S40圓環形刻度區域轉換成矩形，使得繞圓弧排列的刻度線變成沿水平方向排列，繞圓心轉動的指針變成沿水平方向滑動，該圓矩變換的實質是以圖像中的某個點為中心把圖像從笛卡爾坐標系變換到極坐標系的過程，坐標變換公式如下：

其中，ρ和θ分別為極坐標系下的極徑與極角，x和y是笛卡爾直角坐標系下像素點的橫、縱坐標。

優選地，所述S50將刻度區域從圖像中分割出來，包括以下步驟：

S51，將圖像轉化為灰度圖，公式如下，