[发明专利]一种双金属温度计视觉读数方法

权利要求书

1.一种双金属温度计视觉读数方法，其特征在于：对采集的包含有双金属温度计标度盘和指针的图像进行处理，包括以下步骤：

步骤1：对原始图像进行图像二值化处理；

步骤2：获取标度盘上的短刻度线，并计算短刻度线的中心和平均长度；

步骤3：构建掩膜图像并获取感兴趣区域图像；

步骤4：对感兴趣区域图像进行极坐标变换并获取刻度线区域图像；

步骤5：在刻度线区域图像中获取刻度线中心横坐标、指针中心横坐标以及指针左右相邻的两条刻度线；

步骤6：根据温度计的分度值、温度计量程下限值以及指针与各刻度线的位置关系计算得到温度计读数。

2.根据权利要求1所述的一种双金属温度计视觉读数方法，其特征在于：

所述步骤2具体为：1)在二值化处理后的图像中提取轮廓；2)根据各轮廓的最小外接矩形的几何特征筛选出刻度线，并根据刻度线的长度进行排序；3)求取长度处于一段区间范围内的刻度线的长度的均值，即为短刻度线长度的平均值，区间范围设为按长度升序排序后的刻度线总数的前30％～70％，同时获取该区间范围内的刻度线的中心坐标。

3.根据权利要求1所述的一种双金属温度计视觉读数方法，其特征在于：

所述步骤3中构建掩膜图像的方法为：创建与原始图像尺寸相同的全黑图像；利用步骤2获得的短刻线中心进行最小二乘圆拟合，将此拟合圆沿径向扩展和收缩短刻度线平均长度的一半，得到一个圆环；在全黑图像中将圆环内的所有像素设置为白色，即得到掩膜图像。

4.根据权利要求1所述的一种双金属温度计视觉读数方法，其特征在于：

所述步骤4中对感兴趣区域图像进行极坐标变换前要确保原始图像中的标度盘上的温度量程上下限的刻度线居于刻度盘中心水平线的上下两侧，若不能满足此条件，则需对感兴趣区域图像进行旋转处理。

5.根据权利要求1所述的一种双金属温度计视觉读数方法，其特征在于：

所述步骤4中获取刻度线区域图像的具体步骤为：1)在感兴趣区域图像极坐标变换后的结果图像ploarImg中进行轮廓提取；2)根据轮廓外接矩形的高度筛选出刻度线；3)构建以最左侧刻度线轮廓外接矩形左上角顶点为左上角顶点、以最右侧刻度线轮廓外接矩形右下角顶点为右下角顶点的矩形，从图像ploarImg中截取出此矩形区域的图像即得到刻度线区域图像slImg。

6.根据权利要求1所述的一种双金属温度计视觉读数方法，其特征在于：

所述步骤5中获取刻度线中心横坐标的方法为：按从左到右的顺序统计刻度线区域图像slImg前20行中每列像素中非0像素个数并存入长度为刻度线区域图像slImg列数的数组，按数组元素索引号从小到大的顺序搜索各数组元素值，如果数组元素值大于0，则此数组元素索引号即为第一条刻度线的左侧横坐标，继续向后搜索，直到数组元素值等于0，则此数组元素的前一个元素对应的索引号为第一条刻度线的右侧坐标，求取第一条刻度线的左侧横坐标和右侧横坐标的均值，得到第一条刻度线的中心横坐标，依照求取第一条刻度线的中心横坐标的方法依次向后搜索，直到遍历数组所有元素。

7.根据权利要求1所述的一种双金属温度计视觉读数方法，其特征在于：

所述步骤5中获取指针中心横坐标的方法为：在刻度线区域图像中消除掉刻度线，然后进行轮廓提取，面积最大轮廓的外接矩形的中心横坐标即为指针中心横坐标。

8.根据权利要求1所述的一种双金属温度计视觉读数方法，其特征在于：

所述步骤5中采用指针中心横坐标与刻度线中心横坐标一一对比的方法获取指针左右相邻的两条刻度线。

9.根据权利要求1所述的一种双金属温度计视觉读数方法，其特征在于：

所述步骤6中温度计读数t可通过下式计算得到：

t＝sv+dv×(tip+tdp)

其中，sv为温度计量程下限值；dv为温度计分度值；tip为与指针邻近的左刻度线line1与最左侧的刻度线line0的位置序号差值；tdp为指针到左刻度线line1的水平距离与指针左右相邻的两条刻度线line1和line2水平距离的比值。