[發(fā)明專利]一種基于圖像處理的條式水平儀自動讀數(shù)識別方法

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• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN113902894A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫曉艷;唐圣金;楊百龍;郭君斌;康凱
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學(xué)
• 主分類號: G06V10/22
• 分類號: G06V10/22;G06V20/62;G06V10/30;G06V10/44;G06V10/74
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 崔方方

本發(fā)明公開了一種基于圖像處理的條式水平儀自動讀數(shù)識別方法，包括：構(gòu)建水平儀圖像采集系統(tǒng)；對待識別的圖像進行預(yù)處理，提取水平儀的讀數(shù)區(qū)域，設(shè)置為后期水平儀檢測感興趣區(qū)域；在檢測感興趣區(qū)域中，基于邊緣、顏色、面積特征提取水平儀的刻度線；在檢測感興趣區(qū)域中，基于模板匹配方法檢測水平儀氣泡；根據(jù)氣泡邊緣位置與刻度線的位置關(guān)系，計算水平儀的讀數(shù)值，由此實現(xiàn)水平儀的自動讀數(shù)功能，進而判定待檢測系統(tǒng)的水平狀態(tài)。本發(fā)明在圖像采集系統(tǒng)、圖像濾波降噪的預(yù)處理、水平儀檢測區(qū)域定位、刻度線和氣泡目標提取的前提下，通過氣泡和刻度線的位置關(guān)系算法進行整刻度確定，并在此基礎(chǔ)上進行精細識別，提高了水平儀讀數(shù)自動識別的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種條式水平儀讀數(shù)識別方法，具體涉及一種基于圖像處理的條式水平儀自動讀數(shù)識別方法。

背景技術(shù)

條式水平儀作為檢測平面度、平行度和垂直度的測量儀器，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測量精確的特性。同時，條式水平儀作為物理儀器，測量精度受外界氣溫、濕度的干擾影響小而且測量誤差不會隨時間而積累，不同分度值的水平儀可以用來檢測不同精度的水平條件，測量精度選擇靈活。特別是其具有價格低廉的優(yōu)勢，大大降低了設(shè)備成本，提高了實用性。

目前，國內(nèi)相關(guān)廠商和科研單位對采用條式水平儀測量垂直度的高精確自動讀數(shù)技術(shù)研究還未成熟，水平儀的讀數(shù)主要由操作人員人眼進行讀數(shù)，在應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域時，不但效率低下，常常會因為人眼的疲勞等原因，造成讀數(shù)的誤差，嚴重影響著計量結(jié)果。

近些年來，基于計算機視覺讀數(shù)代替人工讀數(shù)漸漸成為一個研究熱點，就目前而言，計算機視覺讀數(shù)主要采用圖像處理算法來實現(xiàn)，但是，目前的圖像處理算法在進行水平儀讀數(shù)識別時，存在著精度不高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種條式水平儀自動讀數(shù)識別方法，在圖像去噪、檢測區(qū)域定位的前提下，通過邊緣特征的刻度線檢測和模板匹配的氣泡檢測算法進行讀數(shù)的確定，并在此基礎(chǔ)上進行精細識別，有效提高了條式水平儀讀數(shù)自動識別的精度。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種基于圖像處理的條式水平儀自動讀數(shù)識別方法，包括以下步驟：

S1.構(gòu)建水平儀圖像采集系統(tǒng)；

S2.采集若干張帶有水平儀的圖像，對待識別的圖像進行預(yù)處理，去除圖片噪聲干擾；

S3.對預(yù)處理后的圖像采用模板匹配法提取水平儀的讀數(shù)區(qū)域，并設(shè)置為后期水平儀檢測感興趣區(qū)域；

S4.在檢測感興趣區(qū)域中，基于邊緣、顏色、面積等特征提取水平儀的刻度線；

S5.在檢測感興趣區(qū)域中，基于模板匹配方法檢測水平儀氣泡；

S6.根據(jù)氣泡邊緣位置與刻度線的位置關(guān)系，計算水平儀的讀數(shù)值，由此實現(xiàn)水平儀的自動讀數(shù)功能，進而判定待檢測系統(tǒng)的水平狀態(tài)。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟S1所述的圖像采集系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方法如下：

考慮到圖像質(zhì)量和檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，選用型號為IMX274的模塊相機作為系統(tǒng)的圖像采集模塊；采用雙連桿鉸接式固定方法，連桿支架是由兩根支架鉸接而成：一端固定，另一端用旋鈕部件連接攝像頭，或者360度調(diào)整攝像頭方向，運用雙連桿鉸接，在XOZ平面內(nèi)調(diào)節(jié)攝像頭的位置。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟S2所述的圖像預(yù)處理的具體實現(xiàn)方法如下：

S201.采集若干張帶有水平儀的圖像，原圖像為RGB圖，由紅、綠和藍三基色組成，采用加權(quán)平均法進行轉(zhuǎn)換，將原RGB圖像進行灰度化處理，灰度化過程表示如下：

Y=0.299×R+0.587×G+0.114×B (1)