專利名稱：一種指針式儀表的示數(shù)識別方法
一種指針式儀表的示數(shù)識別方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于人工智能領(lǐng)域，尤其涉及一種指針式儀表的示數(shù)識別方法。
背景技術(shù)：
指針式儀表在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中仍然有著廣泛的應(yīng)用，對于指針式儀表的示 數(shù)判讀一般都由人工完成，即過人眼識別指針與刻度線的相對位置以及刻度線的絕對位 置，估讀出儀表的示值。該方法效率低下、勞動強(qiáng)度大，極易造成錯誤。
為解決此類問題，已經(jīng)開發(fā)出了基于計算機(jī)視覺技術(shù)的指針式儀表的判讀系統(tǒng)。 但是目前的方法存在運(yùn)算量大、復(fù)雜度高、對硬件平臺實時性要求的缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容
針對背景技術(shù)中提到的現(xiàn)有的方法在儀表指針、刻度線位置的識別準(zhǔn)確性低，效 率低下等問題，本發(fā)明提出了一種指針式儀表的示數(shù)識別方法。
一種指針式儀表的示數(shù)識別方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟:
步驟1:用攝像頭采集儀表表盤圖像，傳送到計算機(jī)存儲并顯示；
步驟2:用差分法確定指針的回轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)；
步驟3:用區(qū)域分割法對儀表表盤圖像進(jìn)行分割，設(shè)定表盤的跟蹤區(qū)域條件為周 長最長，從而得到表盤圖像中包含數(shù)字、刻度線和指針部分的圖像，并對得到的圖像進(jìn)行二 值化；
步驟4:將包含數(shù)字、刻度線和指針部分的圖像進(jìn)行極坐標(biāo)變換；
步驟5:通過在包含數(shù)字、刻度線和指針部分的圖像中作垂直的直線，得到刻度線 的信息；
步驟6:采用輪廓跟蹤方法，以周長最大和面積最小為區(qū)域的填充條件，得到只包 含數(shù)字信息的圖像；
步驟7:對只包含數(shù)字信息的圖像進(jìn)行列直線掃描，確定所要識別的數(shù)字的區(qū)域；
步驟8:依據(jù)重心位置、垂直線特征及水平投影操作，得出該數(shù)字的特征以確定該 數(shù)字的數(shù)值；
步驟9:最后通過該數(shù)字與之前指針與刻度線的橫坐標(biāo)，計算該指針式儀表的實 際求值。
所述用差分法確定指針的回轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)的具體步驟包括:
步驟201:首先采集一幅原始圖像I1(Xj),然后使指針旋轉(zhuǎn)30 45度后，再采集 圖像 I2 (χ, y)；
步驟202:對這兩幅圖像進(jìn)行減法運(yùn)算，不同灰度區(qū)域的像素置為1，相同灰度的 像素置為O ;
步驟203:通過步驟202得到了去除背景及其它表盤上標(biāo)識的剪影圖像 Δ I (χ, y)，從而確定指針的回轉(zhuǎn)中心。
所述用坐標(biāo)系變換的過程是:
步驟401:設(shè)定步驟3得到的圖像為I (X，y)；
步驟402:將步驟401中圖像的原點(diǎn)坐標(biāo)平移至指針的回轉(zhuǎn)中心(X，Y)，對平移后的圖像I’ (x-X, y-Y)進(jìn)行垂直翻轉(zhuǎn)；
步驟403:對翻轉(zhuǎn)后的圖像I’’ (-(x-X), y-Y)依據(jù)極坐標(biāo)變換公式進(jìn)行極坐標(biāo)變換；所述極坐標(biāo)變換公式坐標(biāo)為:
權(quán)利要求
1.一種指針式儀表的示數(shù)識別方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟:步驟1:用攝像頭采集儀表表盤圖像，傳送到計算機(jī)存儲并顯示；步驟2:用差分法確定指針的回轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)；步驟3:用區(qū)域分割法對儀表表盤圖像進(jìn)行分割，設(shè)定表盤的跟蹤區(qū)域條件為周長最長，從而得到表盤圖像中包含數(shù)字、刻度線和指針部分的圖像，并對得到的圖像進(jìn)行二值化；步驟4:將包含數(shù)字、刻度線和指針部分的圖像進(jìn)行極坐標(biāo)變換；步驟5:通過在包含數(shù)字、刻度線和指針部分的圖像中作垂直的直線，得到刻度線的信息；步驟6:采用輪廓跟蹤方法，以周長最大和面積最小為區(qū)域的填充條件，得到只包含數(shù)字信息的圖像；步驟7:對只包含數(shù)字信息的圖像進(jìn)行列直線掃描，確定所要識別的數(shù)字的區(qū)域；步驟8:依據(jù)重心位置、垂直線特征及水平投影操作，得出該數(shù)字的特征以確定該數(shù)字的數(shù)值；步驟9:最后通過該數(shù)字與之前指針與刻度線的橫坐標(biāo)，計算該指針式儀表的實際求值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種指針式儀表的示數(shù)識別方法，其特征在于，所述用差分法確定指針的回轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)的具體步驟包括:步驟201:首先采集一幅原始圖像I1U, y)，然后使指針旋轉(zhuǎn)30 45度后，再采集圖像 I2 (χ, y)；步驟202:對這兩幅圖像進(jìn)行減法運(yùn)算，不同灰度區(qū)域的像素置為1，相同灰度的像素置為O ;步驟203:通過步驟202得到了去除背景及其它表盤上標(biāo)識的剪影圖像Λ I (X，y)，從而確定指針的回轉(zhuǎn)中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種指針式儀表的示數(shù)識別方法，其特征在于，所述用坐標(biāo)系變換的過程是:步驟401:設(shè)定步驟3得到的圖像為I (X，y)；步驟402:將步驟401中圖像的原點(diǎn)坐標(biāo)平移至指針的回轉(zhuǎn)中心(X，Y)，對平移后的圖像I’ (x-X, y-Y)進(jìn)行垂直翻轉(zhuǎn)；步驟403:對翻轉(zhuǎn)后的圖像I’’ (-(x-X), y-Y)依據(jù)極坐標(biāo)變換公式進(jìn)行極坐標(biāo)變換；所述極坐標(biāo)變換公式坐標(biāo)為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種指針式儀表的示數(shù)識別方法，其特征在于，所述通過在指針式儀表的表盤圖像中作垂直的直線，得到刻度線的信息的過程是:步驟501:在步驟3得到的圖 像中由上到下作垂直的直線；步驟502:通過垂線和步驟3得到的圖像中刻度線重合的數(shù)據(jù)和刻度線像素點(diǎn)的個數(shù)， 得到刻度線的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種指針式儀表的示數(shù)識別方法，其特征在于，所述對只包含數(shù)字信息的圖像進(jìn)行列直線掃描，確定待識別的數(shù)字的區(qū)域的過程為:步驟701:對步驟6的到的只包含數(shù)字的圖像進(jìn)行列直線掃描，計算每個數(shù)字的中心橫坐標(biāo)CXj ；步驟702:依次比較各個Cxj與指針的回轉(zhuǎn)中心橫坐標(biāo)Xp的距離d，且d= I Cxj-Xp I ；步驟703:滿足min(d)且cx/Xp的數(shù)字區(qū)域，即為待識別的數(shù)字的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種指針式儀表的示數(shù)識別方法，其特征在于，所述依據(jù)重心位置、垂直線特征及水平投影操作，得出該數(shù)字的特征以確定該數(shù)字的數(shù)值的過程為:步驟801:對待識別的數(shù)字的區(qū)域的進(jìn)行歸一化，并以中線為基準(zhǔn)，將待識別的數(shù)字的區(qū)域分成上、下兩部分，同時設(shè)定尺寸大小為MXN，對待識別的數(shù)字區(qū)域的上、下兩部分像素點(diǎn)個數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，計算公式為:
全文摘要
本發(fā)明公開了人工智能領(lǐng)域的一種指針式儀表的示數(shù)識別方法。其技術(shù)方案是，計算機(jī)自動獲取指針式儀表表盤圖像，分割出所需的圖像特征區(qū)域，并依據(jù)重心位置、垂直線特征及水平投影操作，得出該數(shù)字的特征以確定該數(shù)字的數(shù)值，最后通過該數(shù)字與之前指針與刻度線的橫坐標(biāo)，計算該指針式儀表的實際求值。本發(fā)明提供的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法能準(zhǔn)確的獲得指針及指針和刻度線交點(diǎn)的坐標(biāo)值，且能避免出現(xiàn)如現(xiàn)有技術(shù)中采用角度法而因攝像頭鏡頭畸變、表盤刻度不均勻或通過表盤刻度線的圓的圓心與指針的固定點(diǎn)不重合所帶來的示值計算偏差問題，提高了讀取指針式儀表的示值的效率和準(zhǔn)確性；且能夠適合多種硬件平臺、具有很強(qiáng)的可移植性及穩(wěn)定性。
文檔編號G06K9/46GK103207987SQ20131006255
公開日2013年7月17日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者魏振華, 張樂, 宋士波, 周宏 , 林潔, 董書元, 任李懋, 閆曉元, 喬建強(qiáng), 郭立燕, 徐彥杰 申請人:華北電力大學(xué)