[发明专利]基于RANSAC的轻量型表盘识别方法

权利要求书

1.一种基于RANSAC的轻量型表盘识别方法，其特征在于，步骤如下：

步骤S1、将表盘巡检图像转化为灰度图；

步骤S2、对灰度图进行中值滤波；

步骤S3、使用四个Sobel核与中值滤波后的灰度图进行四次卷积，得到四张二值化边缘图，将四张二值化边缘图合成为一张二值化边缘图；

使用四个Sobel核与中值滤波后的灰度图进行四次卷积以获取图像在横向和纵向上的灰度变化，四个Sobel核分别为：

对每个卷积的结果取像素平均值，并将大于的像素设置为255，其余的为0，得到四张二值化边缘图；

分析表盘上各点的灰度变化，则表盘的左上方的点p₁和右下方的点p₄满足：点的各自横向灰度变化与纵向灰度变化的乘积大于0；

而右上方的点p₂和左下方的点p₃满足：点的各自横向灰度变化与纵向灰度变化的乘积小0；

将四张二值化边缘图合成为一张二值化边缘图；

步骤S4、去除二值化边缘图中的直线；

因为表盘安装在电线杆上，表盘巡检图像不但包括表盘，还包括电线杆，合成后的二值化边缘图中电线杆所在的直线边缘也被保留了下来，要去除合成后的二值化边缘图中的电线杆所在的位置形成的直线；直线被定义为：

式中k_l，b_l为直线的常数；将直线用任意两个点表示为：

把公式（6）和公式（7）应用到二值化边缘图中，即任意两个白点确定一条直线；对每一条直线，按照公式（8）计算二值化边缘图中所有白点和直线之间的距离：

式中，D_i为第i个点与直线之间的距离，统计出在直线两侧的平行四边形区间内白点的个数，对于任意一条拟合出的直线，点在平行四边形区间外时有；点在平行四边形区间内时有；设置，其中w和h分别为图像的宽和高；当所有直线投票完毕后，取得票数前20%的直线，对其平行四边形中所包含的点进行删除，得到删除直线后的二值化边缘图；

步骤S5、使用RANSAC来做圆形拟合，以获得表盘具体位置。

2.根据权利要求1所述的基于RANSAC的轻量型表盘识别方法，其特征在于，步骤S1中使用公式（1）将三通道RGB格式的表盘巡检图像转化为灰度图：

其中，Y表示灰度图中的像素值，R、G、B为图像的红、绿、蓝三个颜色通道的值。

3.根据权利要求1所述的基于RANSAC的轻量型表盘识别方法，其特征在于，步骤S2中，对灰度图进行中值滤波以减少提取到的边缘像素点，中值滤波窗口的计算公式如下：

其中，size表示图像总像素数，窗口尺寸为，mod表示取模运算。

4.根据权利要求1所述的基于RANSAC的轻量型表盘识别方法，其特征在于，步骤S5中，圆的计算公式为：

式中，为圆心坐标，r为圆的半径；

从删除直线后的二值化边缘图的白点中随机取三个点, 用它们确定一个圆，有：

若为0，则认为拟合失败，直接拟合下一个圆，若不为0，则得到圆：

对每一个圆使用下面的公式计算图像中白点与圆心之间的距离与圆的半径r的差值d_i：

判断所求点是否在圆内，如d_i＞0，则点在圆外，如d_i≤0，则点在圆内；统计每个圆的落在圆内的白点数，落在圆内的白点数最多的圆即为表盘所在位置。