基于机器视觉系统的指针式仪表读数识别测量方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于机器视觉系统的指针式仪表读数识别测量方法，属于仪表测量技术领域。建立测量多个指针式仪表的视觉成像系统模型；使用CCD摄像机平面标定法，标定摄像机内部参数、畸变系数和指针式仪表表盘的外参；利用指针式仪表表盘的外参，旋转指针式仪表图像到平行于指针式仪表表盘的位置；平移各个指针式仪表图像到光学中心附近，再利用图像处理技术提取仪表图像上的刻度、指针及其中心的位置；运用角度法通过计算获得指针式仪表的读数。优点在于：采用视觉测量技术，通过图像旋转消除透视投影畸变，提高测量精度，适合用一台摄像机同时测量多个仪表的读数。实现了高精度智能检测，提高了仪表读数效率，提高了摄像机标定效率。

Reading recognition and measurement method of pointer instrument based on machine vision system

The invention relates to a pointer type instrument reading identification measuring method based on a machine vision system, belonging to the technical field of instrument measurement. The establishment of visual model of imaging system for measuring multiple pointer instrument; using CCD camera plane calibration method, calibration of the internal parameters, camera distortion coefficient and pointer instrument dial outside the parameters; using the pointer instrument dial outside the parameters, rotating pointer instrument to image parallel to the pointer instrument dial position; each pointer near the translation type of meter image to the optical center, using image processing technology to extract the image scale, pointer instrument and its center position; using the angle method obtained by calculating a pointer type meter reading. The utility model has the advantages that the vision measuring technique is adopted, the perspective projection distortion is eliminated by the image rotation, and the measuring accuracy is improved, and the reading of a plurality of meters is simultaneously measured by a single camera. High precision intelligent detection is realized, the reading efficiency of instrument is improved, and the efficiency of camera calibration is improved.

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉系统的指针式仪表读数识别测量方法
本专利技术涉及仪表测量
，特别涉及一种基于机器视觉系统的指针式仪表读数识别测量方法。
技术介绍
通常仪表可分为指针式仪表和数字式仪表两大类,其中数字式仪表显示的测量值为数字,因此具有读数简单、直观、准确的特点；而指针式仪表中包含指针和与该指针对应的刻度盘,内部结构简单、维护方便、制造成本低、无需运行电源、抗干扰能力强，有着数字式仪表不可替代的特点，例如家用水表、汽车的速度指示表、指针式欧姆表等。因此，从科学实验和工业生产对指针式仪表的需求看，指针式仪表具有庞大的市场需求。目前，大部分的指针式仪表并没有通信接口,指针式仪表的读数不能够自动获取并且完成数据传输,大部分读数仍然采用肉眼识别的读数方式。由于人为因素的影响或视觉偏差,容易造成人为错误或不可避免的误差。因此,需要一种指针式仪表自动读数技术来取代人工读数方式。若一旦同时检测多个指针式仪表的读数，这对指针式仪表读数的精确度提出了更高的要求。近些年，提出了一些基于数字图像处理的指针式仪表自动读数算法,大多数是在理想环境下进行的,保证摄像机与指针式仪表表盘水平放置。目前，机器视觉测量方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机器视觉系统的指针式仪表读数识别测量方法，其特征在于：基于机器视觉成像系统，建立多个指针式仪表的测量模型，结合数字图像处理技术和摄像机标定技术实现多个指针式仪表读数的测量，其包括以下步骤：1）标定CCD摄像机的内部参数和镜头的畸变系数；2）提取指针式仪表图像上的刻度线中心，计算指针式仪表表盘在该刻度线中心位置下的外部参数；3）利用指针式仪表表盘的外部参数，旋转仪表图像到平行于指针式仪表表盘的位置；4）平移各个指针式仪表图像到光学中心附近，计算指针式仪表的读数。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉系统的指针式仪表读数识别测量方法，其特征在于：基于机器视觉成像系统，建立多个指针式仪表的测量模型，结合数字图像处理技术和摄像机标定技术实现多个指针式仪表读数的测量，其包括以下步骤：1）标定CCD摄像机的内部参数和镜头的畸变系数；2）提取指针式仪表图像上的刻度线中心，计算指针式仪表表盘在该刻度线中心位置下的外部参数；3）利用指针式仪表表盘的外部参数，旋转仪表图像到平行于指针式仪表表盘的位置；4）平移各个指针式仪表图像到光学中心附近，计算指针式仪表的读数。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉系统的指针式仪表读数识别测量方法，其特征在于：步骤1）中所述的标定CCD摄像机的内部参数和镜头的畸变系数，是基于摄像机平面标定算法，使用高精度标定板在不同姿态下图像的角点坐标，标定出摄像机内部参数和镜头的畸变系数，具体过程包括下列步骤：1.1）利用CCD摄像机采集16幅标定板在不同姿态下的图像；1.2）使用Matlab软件中的Bouguet工具箱检测出图像中角点的亚像素坐标；1.3）基于摄像机平面标定算法，利用检测得到的角点的像素坐标和世界坐标求解摄像机内参、畸变系数和外参的初值；1.4）利用所有不同姿态的标定板图像中提取到的角点的像素坐标和世界坐标，对摄像机内部参数矩阵、畸变系数、标定板外部参数进行优化求解。3.根据权利要求1所述的基于机器视觉系统的指针式仪表读数识别测量方法，其特征在于：步骤2）中所述的提取指针式仪表图像上的刻度线中心，计算指针式仪表表盘在该刻度线中心位置下的外部参数，具体过程包括以下步骤：2.1）保持CCD摄像机位置不变，用CCD摄像机采集多个指针式仪表图像；2.2）利用连通域标记法提取出其中一个仪表表盘轮廓和刻度线区域；2.3）根据仪表表盘的量程，利用质心法对提取出来的刻度线连通区域的中心进行定位，依次标记起始刻度线到终止刻度线中心点的亚像素坐标，以及长、短刻度线各自的个数...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭庆昌，包昊菁，刘思远，张雅超，原敏乔，周晓东，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22