[发明专利]一种基于目标检测的指针式仪表示数检测方法

说明书

一种基于目标检测的指针式仪表示数检测方法，属于模式识别与人工智能技术领域，可以识别仪表表面为单圈刻度及数字标度均匀的指针式仪表读数，包括目标检测模型训练和仪表示数识别，其中，S1、目标检测模型训练的具体内容为：（1）数据获取；（2）表盘区域数据标定；（3）表盘区域检测模型网络训练；（4）仪表数字区域数据标定；（5）表盘数字区域检测模型网络训练；（6）数字识别数据图像预处理及分类；（7）数字识别模型网络训练；（8）仪表指针训练图片的预处理及指针区域标定；（9）仪表指针位置检测模型网络训练；S2、仪表示数识别，该发明提高对指针式仪表读数读取的速度和准确度，减少人工读数过程中的误差，并将读数数据化以便于对数据进行存储、预测。

技术领域

本发明属于模式识别与人工智能技术领域，特别涉及一种基于目标检测的指针式仪表示数检测方法。

背景技术

在现阶段，非电子式仪表在工业生产和生活日用中有着广泛的应用，按计量原理可分为字轮式和指针式两大类。字轮式仪表常用于观测值需累加的场合，如用水量和用气量等。指针式仪表常用于观测值为瞬时值的场合，如压力、速度、液位、电阻等。指针式仪表包含至少一个指针和与该指针对应的刻度盘，通过人为判断指针与该指针对应刻度盘的交点，结合交点处刻度盘的标识来进行读数。

随着工业技术的快速发展，越来越多的指针式仪表被应用于生产和生活，且多个仪表趋向于集成在一起或集中安装于同一区域，以便于观测记录。传统的人工观测会出现人为误差和视觉误差，且效率极为低下。

发明内容

本发明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一种基于目标检测的指针式仪表示数检测方法。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种基于目标检测的指针式仪表示数检测方法，包括以下步骤：

S1、目标检测模型训练：

(1)数据获取：针对单圈刻度仪表建立神经网络训练用数据集，要求尽可能完备的包含不同刻度线样式，不同表盘数字样式，不同的仪表指针样式；

(2)仪表表盘区域数据标定：通过人工标定软件LabelImg手动标定图像中相切仪表表盘的矩形区域边框；

(3)表盘区域检测模型网络训练：将仪表图片和(2)所得标签文件送入FasterRCNN网络中训练，获取最终的训练权重文件；

(4)仪表数字区域数据标定：利用(2)标定的表盘区域坐标切割数据图片，对切割完后的表盘图片通过人工标定软件LabelImg手动标定图像中对每个数字相切的矩形区域边框；

(5)表盘数字区域检测模型网络训练：将(3)所得表盘图片和标签文件送入FasterRCNN网络中训练，获取最终的训练权重文件；

(6)数字识别数据图像预处理及分类：利用(3)标定的数字矩形区域切割，使用图像处理提取其中的每一个数字，按0～9分类放入对应的标签文件夹中；

(7)数字识别模型网络训练：将数据送入CNN网络中训练，获取最终的训练权重文件；

(8)仪表指针训练图片的预处理及指针区域标定：对(3)中所得表盘图片和标定数字矩形区域中心点，使用单应性变换进行矫正。对矫正后图像极坐标展开得到仪表指针训练图片。通过人工标定软件LabelImg手动标定图像中指针针尖所在矩形区域边框；

(9)仪表指针位置检测模型网络训练：将(8)所得指针训练图片和标签文件送入Faster RCNN网络中训练，获取最终的训练权重文件。

S2、仪表示数识别：

(1)使用手机拍摄指针式仪表盘，尽量保证仪表表盘平行与摄像头，获得待识别图片；