本发明专利技术公开了一种多视角的指针式仪表识别方法和装置，该方法通过图像获取、图像预处理、仪表自动定位裁剪、仪表图像校正、提取仪表指针信息、仪表读数自动生成等步骤实现。本发明专利技术通过对仪表图像的校正，克服了传统仪表识别方法中出现透视，平移，仿射等变换的情况下无法识别的问题。同时，本发明专利技术不需要过多的仪表先验知识，简化了人工参与，提高了识别的自动化程度，而且针对仪表表面出现破损，轻微反光，轻微抖动等都有很强的鲁棒性和较高的识别精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到数字图像处理领域，特别涉及到一种多视角的指针式仪表识别方法 和装置，并应用于嵌入式工程化产品中。
技术介绍
随着社会科学技术的发展，数字图像处理技术和模式识别已经渗入到社会生产和 生活的各个方面，而其中，实现仪表自动化识别是各电力公司面临的迫切需求。目前，大部 分电力公司对仪表读数还是采取人工巡检的方式，这不但是一个繁琐的工作，而且还会出 现漏检、误检等情况。而数字图像处理技术的发展，使得仪表自动巡检代替人工巡检成为了 可能，通过摄像机进行远程监控及自动识别，无需人工参与，不但提高了电力公司的管理技 术和工作效率，也降低了人力和时间成本。 目前，国内外在仪表识别方面都有研究。专利号为201110359130.0,专利技术名称为 《高鲁棒仪表指针图像识别方法》的中国专利中，公开了一种高鲁棒仪表指针图像识别方 法，主要包括离线标定和在线识别两个阶段，但在自动化程度要求较高的情况下，该方法失 效，其中，离线标定阶段会消耗大量的时间，需要人为手动标记，不满足智能化要求。而专利 号为200810115840. 7,专利技术名称为《一种指针式仪表读数自动识别的方法及系统》的中国专 利中，公开了一种指针式仪表读数自动识别的方法及系统，解决了目前仪表读数识别方法 需要较多先验信息，且在刻度线存在部分丢失，仪表倾斜等情况下的识别问题，该方法需要 提前刻度线等信息，但在图像发生轻微抖动或模糊的情况下，这些信息无法完全提取，算法 的鲁棒性较差，在实际场景中无法使用，而且对仪表在多个视角发生旋转的情况下也无法 识别。 国外在电力行业中，企业对自动抄表（AMR)技术研究较早，并已获得广泛应用，德 国马尔（Mahr)公司的875系列全自动指示表检定仪，通过摄像机来获取仪表表盘图像，运 用数字图像处理技术进行仪表指针示值的自动识别，其识别结果准确可靠，但价格昂贵，维 修困难，很难被国内的广大用户所接受。学者CorraAlegria详细讲述了利用机器视觉算法 对这类指针式仪表进行识别的过程，为后续仪表识别的研究奠定了理论基础，首先用摄像 头采集全局的表盘图像，然后将两个不同指针位置的图像进行差分运算，差分之后，图像中 保留了两个不同位置的指针的图像，再利用Hough变换得到指针的角度，最后通过先验信 息，得到指针的读数。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种多视角的指针式仪表识别方法及装置，可以准确地识别 出仪表在任意视角下的读数，自动化程度高，满足电力公司工程化应用要求。本专利技术的技术 方案是：一种多视角的指针式仪表识别方法，包括如下几个步骤：1)图像获取：保持摄像机 与仪表之间无位置旋转，用摄像机获取含有仪表信息的高清图像；2)图像预处理：对步骤 1)获取的高清图像手动裁剪，得到仪表图像I 1;并根据仪表图像显示的信息值拟合仪表指 针刻度模型，得到指针位置角度和刻度之间关系；3)仪表自动定位裁剪：对步骤2)获取的 仪表图像^进行二值化处理，得到轮廓状态的二值化图像12，根据轮廓的面积和长宽比，自 动得到仪表在图像中的位置，然后自动截取二值化图像I 2中的仪表图像13;4)仪表图像校 正：通过依据仪表轮廓的长宽比，通过长宽比信息将仪表图像步骤3)得到的仪表图像1 3进 行校正，生成正面仪表图像14;5)提取仪表指针信息：将正面仪表图像14通过数字图像处 理技术自动获取仪表读数，首先进行图像灰度及二值化处理，再运用形态学闭运算，得到仪 表指针和边框信息；然后通过轮廓的提取，得到只含有仪表指针信息的图像；最后对指针 信息用hough变换进行拟合，求出指针位置；6)仪表读数自动生成：将步骤5)得到的指针 位置所对应的角度值代入步骤2)中的刻度模型，得到仪表的读数。 本专利技术通过摄像机获得多视角图像，在通过预处理，去掉很多需要辨别的部 分，减小了计算机识别量，在通过仪表自动定位裁剪，实现精确辨别，最后，通过校正，得 到准确的仪表图像，本专利技术通过多次平滑的方法将仪表读数进行修正，最终得到比较 稳定的读数结果。本专利技术通过以上方式，克服了传统仪表识别方法中出现透视，平移， 仿射等变换的情况下无法识别的问题，能够准确地识别出仪表在任意视角下的读数， 自动化程度高，满足电力公司工程化应用要求。进一步，所述步骤2)中的刻度模型是其中，S是刻度值，A是与S对应的角度值，SJP S2是待检 测指针的相邻两个刻度值，而4和A 2是相邻两个刻度所对应的角度值。 进一步，所述步骤3)的二值化处理包括以下步骤：3_1)统计图像灰度级N以 及每个灰度级个数Nunv i = 1，2,…，N ;3-2)分别对相邻两组Num数据求和，即得到而其中k = 1，2,…，N，如果Suml/Sum2 < α，即可 求取阈值T1= k+2 ;3-3)遍历图像I i，将I1中像素值小于等于T i的值重新赋值255,否则 重新赋值〇,这样就可以得到只有255和0的二值化图像12。 -种多视角的指针式仪表识别装置，包括以下模块：1)图像获取模块：用于保持 摄像机与仪表之间无位置旋转，用摄像机获取含有仪表信息的高清图像；2)图像预处理模 块：用于对步骤1)获取的高清图像手动裁剪，得到仪表图像I 1;并根据仪表图像显示的信 息值拟合仪表指针刻度模型，得到指针位置角度和刻度之间关系；3)仪表自动定位裁剪模 块：用于对步骤2)获取的仪表图像^进行二值化处理，得到轮廓状态的二值化图像I 2，根 据轮廓的面积和长宽比，自动得到仪表在图像中的位置，然后自动截取二值化图像I2中的 仪表图像1 3;4)仪表图像校正模块：用于通过依据仪表轮廓的长宽比，通过长宽比信息将 仪表图像步骤3)得到的仪表图像1 3进行校正，生成正面仪表图像14;5)提取仪表指针信息 模块：用于将正面仪表图像I 4通过数字图像处理技术自动获取仪表读数，首先进行图像灰 度及二值化处理，再运用形态学闭运算，得到仪表指针和边框信息；然后通过轮廓的提取， 得到只含有仪表指针信息的图像；最后对指针信息用hough变换进行拟合，求出指针位置； 6)仪表读数自动生成模块：用于将步骤5)得到的指针位置所对应的角度值代入步骤2)中 的刻度模型，得到仪表的读数。 进一步，所述模块2)中的刻度模型是其中，S是刻 度值，A是与S对应的角度值，SJP S 2是待检测指针的相邻两个刻度值，而A廊A 2是相邻 两个刻度所对应的角度值。 本专利技术的有益效果是：通过对仪表图像的校正，克服了传统仪表识别方法中出现 透视，平移，仿射等变换的情况下无法识别的问题。同时，本专利技术不需要过多的仪表先验知 识，简化了人工参与，提高了识别的自动化程度，而且针对仪表表面出现破损，轻微反光，轻 微抖动等都有很强的鲁棒性和较高的识别精度。【附图说明】 图1是本专利技术的总体流程图。 图2是本专利技术的仪表原始图。 图3是本专利技术的仪表自动定位图。 图4是本专利技术的校正后的仪表图。 图5是本专利技术的仪表指针提取图。【具体实施方式】 如图1所示，本专利技术有五个主要的实施步骤，即图像获取及数据建模、仪表自动定 位、仪表图像校正、仪表指针自动提取及仪表读数计算，各部分的【具体实施方式】如下： 1、图像获取及数据建模 如图2所示，用摄像机获取含有仪表信息的高清图像，摄像机与仪表之本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多视角的指针式仪表识别方法，其特征是，包括如下几个步骤：1)图像获取：保持摄像机与仪表之间无位置旋转，用摄像机获取含有仪表信息的高清图像；2)图像预处理：对步骤1)获取的高清图像手动裁剪，得到仪表图像I1；并根据仪表图像显示的信息值拟合仪表指针刻度模型，得到指针位置角度和刻度之间关系；3)仪表自动定位裁剪：对步骤2)获取的仪表图像I1进行二值化处理，得到轮廓状态的二值化图像I2，根据轮廓的面积和长宽比，自动得到仪表在图像中的位置，然后自动截取二值化图像I2中的仪表图像I3；4)仪表图像校正：通过依据仪表轮廓的长宽比，通过长宽比信息将仪表图像步骤3)得到的仪表图像I3进行校正，生成正面仪表图像I4；5)提取仪表指针信息：将正面仪表图像I4通过数字图像处理技术自动获取仪表读数，首先进行图像灰度及二值化处理，再运用形态学闭运算，得到仪表指针和边框信息；然后通过轮廓的提取，得到只含有仪表指针信息的图像；最后对指针信息用hough变换进行拟合，求出指针位置；6)仪表读数自动生成：将步骤5)得到的指针位置所对应的角度值代入步骤2)中的刻度模型，得到仪表的读数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴松野，宋文，张仑淏，
申请(专利权)人：南京第五十五所技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。