[發(fā)明專利]一種基于深度學(xué)習(xí)的雙指針儀表讀數(shù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011106083.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN111931776B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃樂樂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西小馬機(jī)器人有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/32
• 分類號(hào): G06K9/32;G06K9/46;G06K9/34;G06K9/38;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 南昌金軒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 36129
• 代理人: 孫文偉

本發(fā)明公開了一種基于深度學(xué)習(xí)的雙指針儀表讀數(shù)方法，屬于圖像識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，具體包括以下步驟：對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行儀表檢測，利用訓(xùn)練好的yolo v3目標(biāo)檢測模型將儀表框從原圖中分割出；對(duì)儀表圖像進(jìn)行霍夫圓檢測，同時(shí)進(jìn)行橢圓連通域篩選，結(jié)合兩種方法得到儀表圓形表盤，并進(jìn)行表盤矯正；對(duì)矯正后的表盤圖像進(jìn)行去噪，灰度化，圖像增強(qiáng)，二值化，形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算處理；根據(jù)表盤圖像上指針的初始信息，粗篩選指針連通域，并對(duì)該指針連通域做外接矩形。該種基于深度學(xué)習(xí)的雙指針儀表讀數(shù)方法在復(fù)雜背景下的指針區(qū)域提取與刻度識(shí)別具有良好的準(zhǔn)確性與通用性，可滿足變電站實(shí)際應(yīng)用需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于深度學(xué)習(xí)的雙指針儀表讀數(shù)方法。

背景技術(shù)

在變電站巡檢識(shí)別中，指針儀表種類繁多，在識(shí)別任務(wù)中占據(jù)了很大比重；基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的儀表自動(dòng)識(shí)別技術(shù)能提高儀表檢測效率，減少人為誤差?，F(xiàn)階段，常見的指針式儀表檢測方法有3種：步長法、圓周灰度檢測法和Hough變換法。目前有很多單一指針識(shí)別算法研究成果，其大多基于人工標(biāo)定關(guān)鍵點(diǎn)，再結(jié)合傳統(tǒng)圖像處理的方法，魯棒性較差，儀表識(shí)別易受到各種光照、儀表玻璃盤的鏡面反射和灰塵等因素的影響。另外，在儀表檢測中，現(xiàn)有技術(shù)，一種是通過特征匹配的方法，其易受環(huán)境、復(fù)雜背景影響，儀表匹配速度慢，第二種是采用深度學(xué)習(xí)的檢測方法，但往往存在少數(shù)漏檢或者錯(cuò)檢的情況，而在雙指針儀表識(shí)別中，現(xiàn)有技術(shù)大多也是采用特征匹配或者模板匹配的方法來確定表盤中刻度和指針的位置，但這種方法通用性和識(shí)別效率較差，準(zhǔn)確率受圖像噪聲影響大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于深度學(xué)習(xí)的雙指針儀表讀數(shù)方法，該方法在復(fù)雜背景下的指針區(qū)域提取與刻度識(shí)別具有良好的準(zhǔn)確性與通用性，可滿足變電站實(shí)際應(yīng)用需求。

本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：

一種基于深度學(xué)習(xí)的雙指針儀表讀數(shù)方法，其流程如圖1所示，具體包括以下步驟：

步驟一：對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行儀表檢測，利用訓(xùn)練好的yolo v3目標(biāo)檢測模型將儀表框從原圖中分割出；

步驟二：對(duì)儀表圖像進(jìn)行霍夫圓檢測，同時(shí)進(jìn)行橢圓連通域篩選，結(jié)合兩種方法得到儀表圓形表盤，并進(jìn)行表盤矯正；

步驟三：對(duì)矯正后的表盤圖像進(jìn)行去噪，灰度化，圖像增強(qiáng)，二值化，形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算處理；

步驟四：根據(jù)表盤圖像上指針的初始信息，粗篩選指針連通域，并對(duì)該指針連通域做外接矩形；

步驟五：根據(jù)得到的指針連通域，對(duì)其外接矩形區(qū)域進(jìn)行灰度直方圖統(tǒng)計(jì)，并擬合得到波峰值；

步驟六：選取灰度閾值，對(duì)表盤低灰度區(qū)域進(jìn)行灰度拉伸，進(jìn)行自適應(yīng)閾值二值化圖像操作，并再次篩選雙指針與刻度連通域；

步驟七：對(duì)以上篩選得到的二值連通域圖像，和表盤原圖做二進(jìn)制‘與’運(yùn)算操作，初步從原圖像中分割出指針和刻度區(qū)域；

步驟八：利用訓(xùn)練好的Maskrcnn算法識(shí)別并分割出準(zhǔn)確的雙指針和刻度像素級(jí)區(qū)域；

步驟九：根據(jù)得到的刻度連通域，確定最小最大量程角度，同時(shí)擬合兩根指針連通域線段，計(jì)算角度并利用角度比例換算最終讀數(shù)。

進(jìn)一步的，步驟一中，存在誤檢儀表框時(shí)，對(duì)所有檢測出的儀表框兩兩之間進(jìn)行IOU計(jì)算，存在漏檢儀表框時(shí)，轉(zhuǎn)至步驟二。

進(jìn)一步的，步驟二中，在對(duì)儀表圖像進(jìn)行霍夫圓檢測之前，先對(duì)該儀表圖像進(jìn)行灰度化、去噪、增強(qiáng)處理，并檢測邊緣。

進(jìn)一步的，步驟二中，進(jìn)行表盤矯正的具體方法為利用橢圓長短軸的極點(diǎn)坐標(biāo)做透視變換以矯正表盤。

進(jìn)一步的，步驟二中，當(dāng)霍夫圓檢測無法檢測到圓形時(shí)，對(duì)所分割的儀表圖像進(jìn)行二值化處理，再對(duì)其二值圖進(jìn)行形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算，并篩選最大連通域，在最大連通域區(qū)域內(nèi)檢測橢圓表盤。