[發明專利]一種用于指針式壓力表自動讀數的圖像處理方法

在審

• 申請號: 202210554435.5
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN114898198A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 陳愛軍;蔡嘉樂;袁治未
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G06V20/00
• 分類號: G06V20/00;G06V10/25;G06V10/26;G06V10/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于指針式壓力表自動讀數的圖像處理方法，該方法具體步驟如下：首先對事先采集的指針式壓力表圖像進行二值化處理，通過霍夫變換檢測與刻度線相連的圓弧獲取感興趣區域圖像；在感興趣區域圖像中根據刻度線的幾何特征篩選出長、短刻度線的長度，構建不同的掩膜圖像獲取刻度線局部與局部指針的圖像；將圖像進行極坐標變換，獲取變換后圖像中的刻度線中心橫坐標與指針中心橫坐標，逐一比對找到指針最鄰近的兩條刻度線的中心橫坐標并計算得到指針式壓力表壓力讀數。該方法可以替代人工對指針式壓力表示值進行自動讀取，提高了讀數精度和讀數效率。

技術領域

本發明涉及一種指針式壓力表讀數方法，尤其涉及一種計算機視覺領域中基于圖像處理技術的指針式壓力表自動讀數方法。

背景技術

指針式壓力表作為壓力測量裝置，因結構簡單、可靠性高、不受電磁干擾、價格低廉等優點，廣泛應用于航空、航天、能源、特種設備、交通運輸等工業領域的輸送管道和壓力容器中。為確保科研和生產體系的壓力計量單位統一和量值準確可靠，需依據壓力表計量檢定規程進行周期檢定。

納入強制檢定的指針式壓力表數量龐大，種類繁多，目前主要通過手動加壓裝置進行造壓，再由人眼讀取壓力表示值，檢定一塊壓力表平均用時約為10分鐘，長時間高強度的人工檢定容易造成視覺疲勞，人工估讀數據出錯的幾率增大，且人工成本巨大；再者，估讀數據時，受到人眼分辨力、觀測距離、觀測角度以及檢定人員心理狀態等因素的影響，造成測量結果的分散性。

當今世界對于測量方式要求更加智能化，減少人員干擾，提高自動化和測量效率。利用機器視覺技術對指針式壓力表讀數進行識別成為主流，如湖南五凌電力工程有限公司的許光華通過輪廓掃描及最小二乘擬合確定表盤中心及表盤半徑，再通過圓周掃描獲得刻度線和指針的角度位置計算相應的示值大小；湖北工業大學的何穩利用邊緣提取和圓形擬合獲取指針旋轉中心和表盤圓擬合信息，利用中心投影法提取出指針及刻度線信息來獲得指針讀數；鄭州輕工業學院的李祖賀基于霍夫原檢測進行表盤中心定位，然后采用三幀差分法檢測指針質心，最后連接指針質心和表盤中心以計算指針偏轉角度和識別讀數。

從目前利用機器視覺技術對指針式壓力表讀數進行識別的研究來看，絕大部分方法都需要將指針旋轉中心或表盤中心的位置信息提取出來，通過指針旋轉中心或表盤中心確定指針的指向位置最終獲得壓力表的讀數值。

發明內容

針對背景技術中存在的不足，本發明的目的在于提供一種基于圖像處理技術對指針式壓力表示數進行自動讀取的方法，提高讀數效率和讀數精度。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是，一種指針式壓力表視覺讀數方法，具體按照下述步驟實施：

步驟1：對原始圖像進行圖像二值化處理；

步驟2：檢測與刻度線相連的圓弧并獲取感興趣區域圖像；

步驟3：獲取刻度線局部與局部指針圖像；

步驟4：對指針與刻度線圖像進行極坐標變換；

步驟5：在極坐標變換結果圖像中獲取指針中心橫坐標以及與指針最鄰近的兩條刻度線的中心橫坐標；

步驟6：根據壓力表的分度值、壓力表量程下限值以及指針與各刻度線的位置關系計算得到壓力表讀數。

與背景技術相比，本發明的增益效果為：

1.本發明不需要獲取壓力表標度盤上的指針中心，也不需要計算指針和刻度線的角度，只需獲取局部指針和刻度線局部的圖像并對其進行極坐標變換，將指針在刻度線間的角度比例關系轉換為指針在刻度線間的間距大小比例關系，可有效解決指針旋轉中心定位不準引起的刻度線角度以及指針角度誤差大對壓力表讀數結果影響較大的問題，提高了讀數精度。