[发明专利]一种指针式仪表读数识别方法

说明书

本发明公开了一种指针式仪表读数识别方法，包括：提取表盘，去除干扰，使用仿射变换对表盘进行校正；对表盘进行圆检测和直线检测，得到预测圆心和指针角度；基于表盘上刻度连通域的特征，筛选出刻度连通域，进而对其进行线性拟合，对拟合直线两两求交点，利用预测圆心和指针角度对待选圆心进行筛选验证，得到表盘的圆心，表盘上刻度连通域质心到圆心的距离为表盘的半径；由表盘圆心、半径和指针直线等信息，提取表盘的圆弧刻度条，并将其展开成矩形状，然后根据刻度在矩形刻度条上的横坐标分布，进行最小、最大刻度检测，噪点去除和刻度插入，最后结合指针角度计算表盘读数。本发明方法普适性强，实时性高，同时读数有较高的准确率。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更具体地，涉及一种指针式仪表读数识别方法。

背景技术

在测试技术中，指针式仪表因其结构简单，使用方便，被广泛地应用于电力、石油、化工等行业中。在一些测试现场，比如不易观测的室外或对人员具有危害的场所，采用人工对仪表进行读数有一定难度和危险。在条件恶劣，人员稀少或者数据量大的工作环境中，其准确率和工作效率更难以得到保证。将图像处理技术应用于仪表读数的自动识别，能提高读数的准确度，减少人工开销，提高效率。

对于指针式仪表，现有的基于图像处理的指针式仪表读数自动识别算法主要分为表盘区域提取，指针提取，刻度识别及读数三部分。

传统的表盘区域提取方法一般采用的是模板特征匹配的方法，此方法不仅效率较低下，而且准确率在目标背景较复杂时无法保证。

指针提取方法一般有2种：(1)使用区域分割的方法提取表盘特征，采用消影法获得指针图像，对指针图像进行二值化，使用直线提取方法得到指针直线；(2)对图像进行去噪滤波、二值化、形态学滤波等处理以提取指针图像，使用直线提取方法得到指针直线。

指针提取方法(1)要求摄像机与仪表表盘位置固定，方法(2)对摄像机成像质量要求较高且需根据具体情况进行相应的处理。

刻度识别及读数方法一般有5种：(1)摄像机与仪表表盘的相对位置固定，根据两者的位置关系及先验知识由指针偏转角度得到读数；(2)对图像进行去噪滤波、二值化、形态学滤波等处理提取刻度图像，使用直线提取方法得到刻度直线，根据指针与刻度直线的关系得到读数；(3)对刻度数字进行识别以得到读数；(4)建立仪表模板库，对仪表图像的有效识别区域中，利用指针和刻度线笔画特征，提取仪表的指针和刻度线，并且与刻度查询数据库中对应的刻度查询表进行匹配，进行读数自动识别；(5)建立模板库，将模板图中仪表的最大、最小量程刻度线的角度，圆心位置都保存在模板库中，通过指针直线与刻度直线的关系计算得到读数；

刻度识别及读数方法(1)中要求摄像机与仪表表盘的相对位置固定，这在实际应用中受到限制；方法(2)与(5)中需要提取最大最小刻度直线，方法(3)中需要对数字进行识别，由于实际图片受光线、表盘上的污垢等因素影响而模糊不清，造成细小的刻度线、数字等信息识别不到，导致仪表读数自动识别失败；方法(4)、(5)中前期需要建立庞大的数据库，工作量非常重大繁琐。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种指针式仪表读数识别方法，由此解决现有的指针式仪表读数识别方法在摄像机与仪表表盘相对位置不固定，外界环境光线不均匀，摄像机成像质量不高等情况下，识别精度较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种指针式仪表读数识别方法，包括：

(1)对待识别仪表图像进行定位并提取表盘，同时采用仿射变换的方式矫正表盘得到矫正后的表盘图像；

(2)对矫正后的表盘图像进行圆检测，得到表盘的预测圆心和预测半径，同时利用矫正后的表盘图像的中心对预测结果进行验证；

(3)对矫正后的表盘图像采用霍夫直线检测的方式检测指针，并检测出指针的角度；