[發(fā)明專利]一種指針式儀表傾斜校正方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010260786.6
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN111488874A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊穎;周登科
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/32
• 分類號(hào): G06K9/32;G06K9/62;G06T3/60;G06T7/60
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 楊明月

本發(fā)明實(shí)施例提供的指針式儀表傾斜校正方法及系統(tǒng)，包括：將待校正的傾斜儀表圖像輸入至關(guān)鍵點(diǎn)檢測模型，獲取檢測關(guān)鍵刻度數(shù)字坐標(biāo)；基于最小二乘法對檢測關(guān)鍵刻度數(shù)字坐標(biāo)進(jìn)行橢圓擬合獲取擬合橢圓；獲取橢圓參數(shù)，確定透視變換前坐標(biāo)點(diǎn)；確定橢圓的外切圓，確定透視變換后坐標(biāo)點(diǎn)；根據(jù)透視變換前坐標(biāo)點(diǎn)和透視變換后坐標(biāo)點(diǎn)，獲取透視變換矩陣；根據(jù)透視變換矩陣，對待校正的儀表圖像進(jìn)行透視變換，獲取校正后的正視儀表圖像。本實(shí)施例提供的方法及系統(tǒng)，通過獲取關(guān)鍵刻度坐標(biāo)擬合橢圓，結(jié)合橢圓變換原理使用透視變換實(shí)現(xiàn)儀表的傾斜校正，魯棒性好，在表盤遮擋、模糊和光照不均等情況下，依然可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)任意圓形類儀表的傾斜校正。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及智能識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種指針式儀表傾斜校正方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)例如變電站系統(tǒng)中，存在大量用于檢測設(shè)備工作狀態(tài)的指針式儀表，對這些儀表進(jìn)行檢測及讀取是一項(xiàng)繁重的任務(wù)。隨著智能電力的快速發(fā)展，機(jī)器人逐漸代替人工完成各類儀表的智能檢測及讀取。但是，機(jī)器人在檢測過程中，經(jīng)常從不同的角度來拍攝儀表圖像，而指針式儀表作為一種圓形刻度儀表，讀數(shù)的準(zhǔn)確性很大程度上取決于儀器的檢測視角。

當(dāng)相機(jī)正對儀表拍攝圖像時(shí)，采集的儀表圖像為圓形，此時(shí)算法可以顯示出最佳性能。當(dāng)相機(jī)傾斜拍攝儀表圖像時(shí)，采集的儀表圖像為橢圓形，儀表的刻度線發(fā)生比例變換，此時(shí)識(shí)別算法的準(zhǔn)確度將會(huì)大大降低。由于現(xiàn)實(shí)情況下的自然環(huán)境復(fù)雜且設(shè)備的安裝也經(jīng)常不端正，相機(jī)往往無法從正視角度采集圖像，使得采集的儀表圖像傾斜較為嚴(yán)重，圖像比例值發(fā)生變換，給儀表的智能讀數(shù)識(shí)別帶來困難且識(shí)別誤差大。

目前，對獲取的圓形的指針式儀表圖像，并沒有一種較好的校正方法。主要是通過模板圖像和待識(shí)別的圖像進(jìn)行特征匹配實(shí)現(xiàn)儀表的傾斜校正，這種方法匹配速度較慢，并且需要預(yù)先采集各類模板圖像，適用性較差。還有部分技術(shù)是通過在采集圖像前人為添加參照物，最后根據(jù)參照物變化通過透視變換實(shí)現(xiàn)儀表傾斜校正，這種方法操作復(fù)雜，不具有靈活性，難以應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境。

有鑒于此，亟需提供一種有效的針對指針式儀表傾斜情況進(jìn)行校正的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中在圓形指針式儀表檢測中存在的諸多不足，本發(fā)明提出了一種指針式儀表傾斜校正方法及系統(tǒng)。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種指針式儀表傾斜校正方法，主要包括：將待校正的傾斜儀表圖像輸入至關(guān)鍵點(diǎn)檢測模型，獲取多個(gè)檢測關(guān)鍵刻度數(shù)字坐標(biāo)；基于最小二乘法對檢測關(guān)鍵刻度數(shù)字坐標(biāo)進(jìn)行橢圓擬合，獲取擬合橢圓；獲取擬合橢圓的橢圓參數(shù)，并確定透視變換前坐標(biāo)點(diǎn)；確定擬合橢圓的外切圓，并結(jié)合橢圓參數(shù)，確定透視變換后坐標(biāo)點(diǎn)；根據(jù)透視變換前坐標(biāo)點(diǎn)和透視變換后坐標(biāo)點(diǎn)，獲取透視變換矩陣；根據(jù)透視變換矩陣，對待校正的儀表圖像進(jìn)行透視變換，獲取校正后的正視儀表圖像。

作為可選地，在上述將待校正的傾斜儀表圖像輸入至關(guān)鍵點(diǎn)檢測模型之前，還包括對關(guān)鍵點(diǎn)檢測模型進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練，主要包括：

采集不同傾斜角度、不同類型的指針式儀表圖像，構(gòu)建訓(xùn)練集；對訓(xùn)練集中每個(gè)指針式儀表圖像中的儀表刻度數(shù)字進(jìn)行區(qū)域標(biāo)注，構(gòu)建訓(xùn)練標(biāo)簽集，訓(xùn)練標(biāo)簽集中的訓(xùn)練標(biāo)簽與訓(xùn)練集中的指針式儀表圖像一一對應(yīng)；利用訓(xùn)練集中的每個(gè)訓(xùn)練樣本作為輸入，以訓(xùn)練標(biāo)簽集中與訓(xùn)練樣本對應(yīng)的帶區(qū)域標(biāo)注圖像作為輸出，完成對關(guān)鍵點(diǎn)檢測模型的預(yù)訓(xùn)練。

作為可選地，在對訓(xùn)練集中每個(gè)指針式儀表圖像中的儀表刻度數(shù)字進(jìn)行區(qū)域標(biāo)注，構(gòu)建訓(xùn)練標(biāo)簽集之后，還包括：基于K-means算法，預(yù)測對所述訓(xùn)練集中每個(gè)指針式儀表圖像中的儀表刻度數(shù)字進(jìn)行區(qū)域標(biāo)注的數(shù)量和范圍。

作為可選地，關(guān)鍵點(diǎn)檢測模型可以為：RCNN、Mask-RCNN、R-FCN、YOLO、SSD、FPN模型中的一種。