[发明专利]一种基于图像处理的指针式仪表读数自动识别方法

说明书

本发明提出了一种基于图像处理的指针式仪表读数自动识别方法。首先通过图像预处理初步确定表盘位置；然后利用直线检测算法提取表盘区域的直线段，根据表盘刻度线的空间分布特征筛选刻度线，利用最小二乘法拟合，精确定位表盘中心点；同时，根据刻度线的中心投影特征，确定主刻度线的位置备用。本发明采用Hough变换检测指针两侧的边缘线，将边缘线交点与表盘中心连线作为指针所在直线，提高了指针位置的提取精度。本发明采用字符识别技术，自动识别表盘刻度值，由此确定主刻度线所对应的读数，再由指针直线左右两侧主刻度线示数和左右两侧主刻度线到指针线段的角度距离计算指针示数，提高了精度和鲁棒性，扩大了算法的适用场景。

技术领域

本发明涉及指针读取技术领域，具体涉及一种基于图像处理的指针式仪表读数自动识别方法。

背景技术

指针式仪表作为一种传统的计量仪器，因其结构简单、价格低廉、工作稳定可靠等原因仍被广泛应用于工业生产中。常用的指针式仪表有气压表、温度表、压力表等。指针式仪表在进行校验和使用时需要大量工作人员进行人工读数。人工读数准确率依赖于人的主观意识，容易受到环境、疲劳等多种因素的影响。为了提高效率和准确率，避免工作人员长期在高危、有毒环境下观察操作，研究人员提出了多种指针式仪表自动读数方法。现有的指针式仪表自动读数算法一般是针对摄像机相对仪表固定安装、工作环境固定的场景开发，还需要仪表量程等先验信息，具有鲁棒性弱、适用性差等缺点。

文章《基于图像处理的变电站指针式仪表读数的研究》(《电子科技》)，其算法流程为：先对读入的图片实现灰度化和阈值分割,然后采用改进的Hough变换提取图像中的直线、计算指针角度和显示指针读数。但读数时需要人工通过鼠标点击获取起点、终点坐标和中点坐标，需要提前设置量程等信息，不能完全实现自动化。

如《一种指针式压力表读数自动识别方法》(申请号201610120575.6)，该发明采用判断指针在刻度线之间的位置情况,分别计算表盘指针主刻度、细分刻度以及指针线位置读数从而得到指针的最终读数的方法。从其给出的实施例来看，该发明采用工业摄像机获取图像，也是用于固定场景的特定指针式仪表自动读数，采集的图像仪表正好处于最适于读数安装方向，同时也需要提前知道仪表量程、精度等先验信息，不适用于工厂多仪表巡检任务中对移动性的需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于图像处理的指针式仪表读数自动识别方法，以达到在对指针式仪表读数过程中，无需繁杂信息输入等操作、高自动化、高精度的目的。

本发明提出了以下技术方案：

一种基于图像处理的指针式仪表读数自动识别方法，其特征在于：具有以下步骤：

S1：获取仪表图像I，对所述图像I进行预处理，依据形状特征判断检测初步实现表盘的粗定位，并获取所述表盘的区域图像I1；

S2：在所述表盘的所述区域图像I1内精确定位表盘圆心O(a₁,b₁)、半径R，及构造刻度线环带图I2；

S3：在所述刻度线环带图I2内确定主刻度线的位置；

S4：在所述表盘的区域图像I1内通过霍夫变换检测指针左右两侧边缘直线，获得交点P(a₂,b₂)，所述交点P(a₂,b₂)与所述表盘圆心O(a₁,b₁)连线作为指针直线；

S5：通过识别刻度值数字获取指针左右两侧最近的所述主刻度线的示数X_i、X_i+1；

S6：基于距离法计算指针示数X，并输出所述指针示数X。

优选的，在本发明中，所述步骤S1中，具体包括以下步骤：