[发明专利]高鲁棒仪表指针图像识别方法

权利要求书

1.一种高鲁棒仪表指针图像识别方法，其特征在于，包括依次执行的离线标定阶段的步骤和在线识别阶段的步骤，其中：

所述离线标定阶段的步骤包括：调整好摄像头，使其对准仪表表盘，进行图像采集；对所采集图像进行图像预处理；在图像上取一个区域作为标记，进行标记学习；在仪表位置标定，仪表特性学习之后，确定指针识别方法以及指针识别参数，并且建立数据库将标定结果予以保存；

所述在线识别阶段的步骤包括：先进行图像采集，在对所采集图像进行图像预处理后，通过仪表定位得到仅包含表盘区域的图像，而后进行图像灰度调整，指针提取，最后完成指针读数的计算。

2.根据权利要求1所述的高鲁棒仪表指针图像识别方法，其特征在于，所述图像预处理、包括步骤：对图像进行颜色空间转换、分解，得到色调空间、饱和度空间、灰度空间下的图像，分别记为色调图像、饱和度图像以及灰度图像，并且进行图像增强、中值滤波处理。

3.根据权利要求1或2所述的高鲁棒仪表指针图像识别方法，其特征在于，所述标记学习包括步骤：选择一个颜色空间，将此空间下图像中一块纹理信息丰富的区域作为标记，对其建立并学习模板，并且计算此模板区域的平均灰度值；所述仪表位置标定包括步骤：记录仪表表盘轮廓、计算模板所在区域到表盘区域的齐次变换矩阵、模板所在区域到指针旋转中心区域的齐次变换矩阵、模板所在区域与仪表表盘轮廓上的点序列的齐次变换矩阵序列。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的高鲁棒仪表指针图像识别方法，其特征在于，所述仪表特性学习包括步骤：确定该仪表的指针特性、以及仪表量程与指针偏转角度的关系，其中，所述指针特性包括指针数目和指针粗细类型。

5.根据权利要求4所述的高鲁棒仪表指针图像识别方法，其特征在于，所述确定指针识别方法以及指针识别参数包括如下任一步骤：

-在图像中绘制出矩形框，使其包含当前指针的所在位置；若所述指针粗细类型为粗指针，则将中心投影法确定为指针识别方法，在所述矩形框内，分别在灰度图像、色调图像、饱和度图像上，在表盘区域内，向指针旋转中心投影；或者

-在图像中绘制出矩形框，使其包含当前指针的所在位置；若所述指针粗细类型为细指针，则将Hough变换确定为指针识别方法，在所述矩形框内，依次在灰度图像、色调图像、饱和度图像上，在表盘区域内，利用Hough变换检测直线。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的高鲁棒仪表指针图像识别方法，其特征在于，所述建立数据库将标定结果予以保存包括步骤：保存如下任一个或任多个标定结果：由标记生成的模板、模板所属的颜色空间、模板区域的平均灰度值、模板所在区域到表盘区域的齐次变换矩阵、模板所在区域到指针旋转中心区域的齐次变换矩阵、模板所在区域与仪表表盘轮廓上的点序列的齐次变换矩阵序列、仪表指针数目、指针粗细类型、仪表量程与指针偏转角度的关系、指针的识别方法、指针的识别参数。

7.根据权利要求6所述的高鲁棒仪表指针图像识别方法，其特征在于，所述仪表定位包括步骤：在图像预处理后的图像中进行模板匹配，计算出模板与当前标记图像的齐次变换矩阵，并且结合数据库中保存的模板所在区域到表盘区域的齐次变换矩阵、以及模板所在区域到指针旋转中心区域的齐次变换矩阵、模板所在区域与仪表表盘轮廓上的点序列的齐次变换矩阵序列，可以计算出仪表表盘区域的位置信息、表盘区域的轮廓信息、指针旋转中心区域的位置信息。

8.根据权利要求6或7所述的高鲁棒仪表指针图像识别方法，其特征在于，所述图像灰度调整包括步骤：计算出标记区域的平均灰度值，然后对整幅图像灰度调整，使其等于数据库中保存的模板区域的平均灰度值。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的高鲁棒仪表指针图像识别方法，其特征在于，所述指针提取包括步骤：根据已经计算出的表盘区域以及指针旋转中心区域，结合数据库中的仪表指针识别方法以及识别参数，在表盘区域内，进行中心投影法或者Hough变换，计算出指针的偏转角度。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的高鲁棒仪表指针图像识别方法，其特征在于，所述指针读数计算包括步骤：根据已经计算出的指针的偏转角度，结合数据库中的仪表量程与指针偏转角度的关系，计算出指针的读数。