[发明专利]一种指针式仪表读数自动识别的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种指针式仪表的读数自动 识别的方法及系统。

背景技术

指针式仪表在日常生活中有着广泛的应用。在电力部门、矿厂、 石油开采区等特殊行业中，需要对仪表进行实时监控，以防止一些参 数超标而引发意外。在仪表较多的情况下，依靠人工对仪表进行监控 是一项枯燥而繁琐的工作，并且监控人员极易受到一些主客观因素的 影响，导致人为监控存在极大的隐患。随着数字图像处理和模式识别 技术的发展，由计算机代替人工对仪表进行实时监控成为可能，而其 中最重要的一个步骤就是仪表读数的自动识别。

已有的仪表读数识别方法主要有：一般的数字图像处理方法、中 心投影法。

一般数字图像处理的方法主要是采用一些数字图像处理的简单 方法将指针从仪表图像中分割出来，这种方法一般需要很多已知信息 如指针的大致位置、颜色及长度等等，对上述已知信息具有依赖性， 在这些信息未知情况下无法完成读数识别。另外，采用这种处理方法 来识别仪表读数，还存在只能识别特定仪表的缺陷，通用性能差，很 难大范围推广。

中心投影法是采用条件霍夫变换结合连通体分析的方法提取刻 度线，通过帧差法和中心投影法确定指针，然后根据指针和临近刻度 线的距离计算出读数。该方法的优点是指针和刻度线的提取精确，其 缺点是读数的计算依赖于指针临近刻度线，刻度线必须完备，不能存 在丢失，而实际情况中由于表盘的磨损、环境污染等因素的影响，刻 度线极易丢失，这种方法很难得到推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种指针式仪表读数自动识 别的方法及系统，以解决在现有技术条件下仪表读数识别需要较多已 知信息，在刻度线存在部分丢失、仪表倾斜等情况下读数难以识别的 问题。

为解决上述技术问题，根据本发明提供的具体实施例，本发明公 开了以下技术方案：

一种指针式仪表读数自动识别方法，包括：

建立刻度查询表数据库，在表盘垂直无偏转的情况下，计算各刻 度线的偏转角，构建各刻度线的偏转角与其相应刻度值的对应关系， 建立刻度查询表，汇集不同仪表的刻度查询表形成刻度查询表数据 库；

采集仪表图像，输入仪表图像并对其进行预处理，经提取得到仪 表表盘的有效识别区域；

从仪表表盘的有效识别区域中，利用指针和刻度线的笔画特征， 提取仪表的指针和刻度线；

根据提取的指针和刻度线，将提取的刻度线与刻度查询表数据库 中对应仪表的刻度查询表进行匹配，从而进行读数自动识别。

优选的，所述对输入的仪表图像进行预处理的步骤，进一步包括：

对图像进行颜色空间转换，将图像由RGB颜色空间转换为灰度图 像；

进行表盘背景与刻度颜色估计，估计表盘的背景及指针、刻度线 的颜色；

提取表盘的有效区域。

优选的，所述进行表盘背景与刻度颜色估计的步骤进一步包括：

从采集得到的图像中心截取固定面积的图像，对该图像进行二值 化，统计得到的二值图中的黑、白像素点的个数，如果黑点数大于白 点数，则表盘为暗色，指针与刻度为亮色；反之则表盘为亮色，指针 与刻度为暗色。

优选的，所述提取表盘有效区域的步骤进一步包括：

对采集图像的灰度图作二值化；

对二值图作形态学膨胀，连接存在断裂的区域；

通过连通体分析的方法提取出仪表的有效区域。

优选的，在通过连通体分析方法提取表盘有效区域过程中，其中 有效表盘区域所在的连通体满足如下条件：该连通区域占采集到的表 盘原始图像面积3/5以上且该连通区域包含图像的中心点。

优选的，所述从仪表表盘的有效识别区域中提取仪表的指针和刻 度线的步骤进一步包括：

根据表盘的有效区域及预先确定的表盘指针与表盘尺寸大小的关 系及刻度与表盘尺寸大小的关系，估计指针及刻度线的尺度；

根据估计得到的尺度量，利用指针和刻度线的笔画特征，提取表 盘图像的笔画特征图；

将所述笔画特征图二值化；

对上一步得到的二值图进行连通体分析，并对得到的连通体作直 线拟和；

对直线拟合过程中产生的噪声进行滤除；

由拟合得到的直线，估计表盘原点的位置；