[发明专利]一种基于光强变换和聚类的量筒读数方法

说明书

本发明涉及一种基于光强变换和聚类的量筒读数方法，包括以下步骤：1)将拍摄到的包含量筒式仪表盘的图片作为输入图片，并计算得到输入图片的亮度值；2)根据给定输入图片中量筒所在的位置和对应旋转角度，对输入图片进行裁剪和旋转操作，使得裁剪后图片的量筒呈竖直状态；3)将裁剪后的图片映射到HSV色域上，并根据图片的亮度值对Value通道进行亮度调节后，再转回到RGB色域；4)对量筒所在的位置区域进行聚类，利用聚类中心和液体颜色所占百分比得到量筒读数，并在图片中加以标明显示。与现有技术相比，本发明具有适用于室外弱光环境等优点。

技术领域

本发明涉及量筒仪表盘读数及图像处理领域，尤其是涉及一种基于光强变换和聚类的量筒读数方法。

背景技术

在工业技术不断发展的当下，许多项目中都包含各类仪表，仪表显示的读数值对于相关人员进行维护或管理等有非常重要的运用，随着相关产业规模的扩大，出现的仪表盘也越来越多，而对于仪表读数接近预警值时进行警报的场景也随之增加，如果聘用专员对不同的仪表盘进行全天候监控显得不太现实，并且会大量浪费劳动力。计算机技术的发展让基于图片或视频对仪表盘实时监控读数成为了可能，既能够大幅度减少人力开销，又能够很准确地对相关仪表进行二十四小时监控，利用相关算法也能很快地对预设的情况进行预警。

在计算机视觉发展的当下，如OpenCV中包含很多图像处理的库函数。先前有研究人员利用分割出的量筒数据进行灰度化和二值化，并直接采用二值化后的图像来判断其中所含液柱的多少。利用这种方法可以很快地将量筒中的液柱进行估测，但在室外环境下如暗光等条件中，利用上述方案会出现在二值化时对阈值选取非常重要，由于在暗光条件下液柱区域与空白区域颜色差距较小，因此整体的读数结果对阈值非常敏感。因此，对于不同光照条件下将图片中的量筒进行读数是一个需要解决的任务。

现有技术也给出了一些仪表盘读数的解决方案，中国专利CN110490145A提出了一种指针式仪表盘的读数识别方式。通过对指针式仪表通常图样的具体分析，预先对样本和输入图样进行分析，减少输入样本数量和样本比对所需要的大量计算，提高了识别速度，便于对仪表读数迅速作出识别判断，现有专利大多数都是对指针式或数字式的表盘进行读数识别，几乎没有针对量筒式仪表进行读数。同时，现有的技术大都在平稳的光照环境中，并且相机距离表盘都较近，对于如室外的量筒式表盘读数仍有很大的研究空间。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于光强变换和聚类的量筒读数方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于光强变换和聚类的量筒读数方法，用以实现在室外弱光环境下的量筒准确度数，包括以下步骤：

1)将拍摄到的包含量筒式仪表盘的图片作为输入图片，并计算得到输入图片的亮度值；

2)根据给定输入图片中量筒所在的位置和对应旋转角度，对输入图片进行裁剪和旋转操作，使得裁剪后图片的量筒呈竖直状态；

3)将裁剪后的图片映射到HSV色域上，并根据图片的亮度值对Value通道进行亮度调节后，再转回到RGB色域；

4)对量筒所在的位置区域进行聚类，利用聚类中心和液体颜色所占百分比得到量筒读数，并在图片中加以标明显示。

所述的步骤1)中，输入图片的亮度值的计算式为：

其中，r、g分别为R、G的通道值。

所述的步骤2)具体包括以下步骤：

201)根据量筒所在位置对输入图片进行裁剪；

202)对裁剪后的图片进行标准化处理；

203)根据旋转角度构建旋转矩阵，对标准化处理后的裁剪图像进行仿射变换，使得图片中的量筒保持竖直正向。