[发明专利]基于机器视觉的指针式仪表读数识别方法及装置

说明书

本发明提供一种通用性强的基于机器视觉的指针式仪表读数识别方法及装置。该方法及装置采集待识别指针式仪表的完整表盘图像，建立指针所在直线的指针直线方程；将分割获得的n个子图像与特征数据库进行匹配，确定m个匹配子图像，并确定m个匹配子图像的中心像素坐标；当m不为0时，根据m个中心像素坐标，将最接近指针直线方程对应的直线的中心像素坐标对应的子图像所对应的指示数字，确定为最接近指针位置的指示数字；确定待检定点的像素坐标，并将待检定点的像素坐标转换为实际空间坐标；控制图像采集设备移动至实际空间坐标处，采集待识别指针式仪表的最终表盘图像；根据最终表盘图像，利用距离法获得当前待识别指针式仪表的读数。

技术领域

本发明涉及指针式仪表读数识别技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的指针式仪表读数识别方法及装置。

背景技术

指针式仪表作为除数字式仪表之外应用最广泛的一种仪表，由于其读数直观、价格低廉特点，被大量应用在电力行业、石油系统、汽车电子等领域中。指针式仪表在使用的过程中，难免会受到一些内外因素的影响，使仪表产生较大的指示误差，给测量行业带来了较大的风险。因此，定期对指针式仪表进行检定和校准是至关重要的。然而，目前指针式仪表的检测和校准依旧依靠传统的人工检测方法，而人工检测存在测量误差大、工作效率低等问题。针对上述问题，近年来应用机器视觉技术自动识别指针式仪表的示数引起了极大的关注，并且变成了一个热门话题。

在指针式仪表人工检定中，指针、仪表刻度线以及指针在反光镜中的影子处在一条直线上。具体过程为，通过调节标准源使指针单调升/降到待检定点的刻度处，读取标准源的示数，计算标准源示数与待检定点指示数字的差值，进而判定仪表是否合格。而在基于机器视觉的指针式仪表示数识别中，实际检定时仪表反光镜中存在其他物体的倒影，由于这些噪声的存在，很难找到一种方法可以准确提取、分离得到指针的特征，这给指针式仪表示数的自动识别提出了巨大的挑战。

现存的大多数的基于机器视觉的指针式仪表示数识别都采用伪“三点一线法”，用图像采集设备代替指针在反光镜中的影子作为一个点，即图像采集设备、指针、待检定刻度线处在一条线上。但是，这种方法会引入一个新的问题，就是如何确定图像采集机构处于待检定点刻度的垂直正上方。如果图像采集机构不是处于待检定刻度线的正上方，会产生侧视误差。如图1和图2中所示的平面α1为指针和待检定刻度线重合时，垂直于仪表盘的一个平面，如果图像采集设备处于这个平面之内，就可以得到正确的示数。当图像采集设备处于平面α1之外时，例如图1中，在平面α2实时获取指针的位置，此时观察发现指针与待检定刻度线已经重合，但实际上指针还没有到达待检定刻度线处，也就是说，测试值小于真值。相似地，在图2，在α2平面观察得到指针与待检定刻度线重合，但得到的测试值要大于真值。另外，现存的基于机器视觉的指针式仪表示数自动识别的方法都是选取一块仪表作为建模对象，比较有代表性的有“查表法”和“静态三点一线法”。但是，这些方法都假设同一类型仪表的表盘上的刻度指示数字的大小、字体、刻度线的弧度以及指示数字与刻度线间的相对位置完全相同。实际上由于仪表零件的生产误差、安装误差等原因，很难满足上述假设。如果使用这些方法，将会产生较大的测试误差，甚至出现识别错误。

综上所述，现有的基于机器视觉的指针式仪表读数识别方法不具有通用性，不能满足实际需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种通用性强的基于机器视觉的指针式仪表读数识别方法及装置。

一种基于机器视觉的指针式仪表读数识别方法，包括：

采集待识别指针式仪表的完整表盘图像，在所述完整表盘图像的二维空间坐标系下建立指针所在直线的指针直线方程；

对所述完整表盘图像进行分割获得n个子图像，将n个子图像与特征数据库进行匹配，确定m个匹配子图像，并确定所述m个匹配子图像在所述二维空间坐标系下的中心像素坐标；所述特征数据库包括所述完整表盘图像的每一个整刻度处的整刻度图像及所述整刻度图像对应的指示数字；