[发明专利]一种基于图像处理的字轮型水表数字字符识别方法

说明书

本发明公开了一种基于图像处理的字轮型水表数字字符识别方法。读取到由摄像头采集的字轮型水表图像中的字轮图像区域；进行Sobel边缘提取，再进行字轮数字区域的初级定位；通过条件随机场对字轮数字区域进行处理，采用非参数化方法对条件随机场中的能量函数进行建模，求解能量函数的最小化问题，获得已分割字符的二值化图像，对已分割字符的二值化图像，采用模板匹配的方法进行数字识别。本发明能实现图像中字轮型水表数字字符识别，有助于水表超标的自动处理，方法的识别准确率达到99.95％，满足实际的抄表准确度需求。

技术领域

本发明涉及一种数字识别方法，尤其是涉及一种基于图像处理的字轮型水表数字字符识别方法。

背景技术

人工抄表不仅消耗大量的人力、物力，而且具有诸多缺陷。在抄表过程中的不规范操作，如私自调整读数等会造成人为的水表损坏；现场条件的复杂性及人为因素的不确定性造成的少抄、漏抄等均会带来相当的经济损失；自来水公司需雇佣大量的抄表人员，增大管理成本。近年来，随着智能住宅的出现，智能抄表因其具有投资费用和运行费用低，整个过程速度快、效率高、操作简单等特点而得到越来越多的重视。

字轮型水表数字识别系统是一种利用图像传感器获得水表读数图像并通过模式识别技术获得水表读数的系统。该系统在传统水表上加盖一层识别系统，采用低成本的图像传感器获取水表表盘图像，并通过总线协议传输至管理系统以协助水表的智能化管理。与传统抄表方式相比，由于表盘图像通过网络传输至统一的管理端，因此可以方便地实现水表读数的系统管理，便于自来水公司对供水系统的调度。且该系统直接在原有水表上进行升级，部署成本较低。

现有技术中缺少了有效准确的字轮型水表数字字符识别算法。

发明内容

为解决人工抄表的诸多缺陷问题，本发明提出一种基于图像处理的字轮型水表数字字符识别方法，能准确识别字轮型水表的数字并具有良好稳定性。

本发明的技术方案采用如下步骤：

1)从硬件PPI接口通过建立的图像窗口读取到由摄像头采集的字轮型水表图像中的字轮图像区域；

2)对采集的字轮图像区域进行Sobel边缘提取，再进行字轮数字区域的初级定位；

3)将字轮数字区域中一个像素作为一个结点，通过条件随机场(CRF)对字轮数字区域进行处理，采用非参数化方法对条件随机场中的能量函数进行建模，同时考虑单个字符的笔画的像素宽度和字符间的相对位置距离，采用置信传播(BP)来求解能量函数的最小化问题，获得已分割字符的二值化图像；

本发明将字轮数字区域的单个字符的分割与二值化转化为条件随机场(CRF)的一个标记问题，这样巧妙地将字符分割问题转换为标记问题，更易通过算法实现，而且执行效率更高，获得的字符分割结果更好。

4)对步骤3)得到的已分割字符的二值化图像，采用模板匹配的方法进行数字识别：

水表字符存在半字情况，即单个字符由相邻两个字符模板的一半组成(见图6)，定义这种存在半字情况的水表字符的上半部分字符为上字，下半部分字符为下字。

字轮型水表中存在上字与下字分别为临近字符的半字情况，上字为显现下半部分的半字，下字为显现完整部分的完整字。

先在模板匹配阶段建立0-9每个数字完整字符的字符模板；将字符模板分别归一化为9×12像素大小的灰度模板，对将已分割字符的二值化图像中分割后的字符进行上字与下字的定位和识别，识别出为整字情况或者半字情况，并对上字与下字的字符进行拆字获得上字图像区域和下字图像区域；