一种用于计量仪表机械表盘的数字自动识别抄表方法技术

本发明专利技术涉及一种用于计量仪表机械表盘的数字自动识别抄表方法。步骤如下：利用图像处理方法对燃气表机械表盘的数字区域进行自动精确定位，然后对每个数字进行自动分割，自适应阈值二值化，模板匹配，精确检测等一系列处理，识别出燃气表机械表盘上的n位数字。本发明专利技术方法具有效率高、可靠高、准确性高的优点，可以很好的克服传统抄表方法的不足，降低生产成本，具有重要的工程实际意义。

A digital automatic meter reading method for measuring instrument's mechanical dial

The invention relates to a digital automatic identification meter reading method for measuring instrument's mechanical dial. The steps are as follows: the digital regional gas meter mechanical dial positioned accurately using the image processing method, and then each digital automatic segmentation, adaptive threshold binarization, template matching, a series of processing precision detection, identification of gas meter mechanical dial n digit. The method has the advantages of high efficiency, high reliability and high accuracy, which can overcome the shortcoming of the traditional meter reading method and reduce the production cost. It has important engineering practical significance.

【技术实现步骤摘要】
一种用于计量仪表机械表盘的数字自动识别抄表方法
本专利技术涉及一种用于计量仪表机械表盘的数字自动识别抄表方法。
技术介绍
传统的计量仪表抄表工作为手工抄表方式，费时、费力，准确性和及时性都得不到保障，已经不适应社会的发展需求。在此背景下，市场上出现了IC卡预付表、有线抄表以及无线抄表等抄表方式。IC卡预付费表虽然实现了预付功能，但是其不能监管用户的实际使用情况；有线抄表虽然解决了不能监管用户的实际使用情况等问题，但由于需要进场施工，并且后期维护较为繁琐使得市场推广较难。无线抄表系统在一定程度上解决了有线抄表的问题，但较高的功耗和成本成为了主要问题。因此研究出一种高效率、高可靠、高准确性的计量仪表机械表盘的数字自动识别抄表方法，可以提高产品质量，降低生产成本，具有重要的工程实际意义。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于计量仪表机械表盘的数字自动识别抄表方法的技术方案。所述的一种用于计量仪表机械表盘的数字自动识别抄表方法，其特征在于：先对原始图像进行反二值化处理，然后进行列投影和行投影获得数字区域定位框，接着对数字区域定位框中的图像进行列投影和行投影，找到第一个数字的中心坐标，进而确定其上下左右边缘的边界，分割出第一个数字的粗定位框，然后通过计算分割出其他位数字的粗定位框，对每一个粗定位框中的图像通过自适应阈值算法进行二值化，然后通过行投影和列投影确定出每一个数字的细定位框，接着将细定位框中的数字通过模板匹配算法进行比对，确定出对应的数字，最后通过形态学比对算法进一步提高比对的准确性。所述的一种用于计量仪表机械表盘的数字自动识别抄表方法，其特征在于所述抄表方法的具体步骤如下：步骤(1)：从摄像头获取计量仪表机械表盘当前帧图像B通道数据，记为f(x0,y0)，采集到的图像分辨率大小为M×N，M和N均为正整数，x0,y0表示该图像的横坐标和纵坐标且均为正整数，按如下方式对表盘图像做反二值化处理：其中η为二值化阈值,正整数；步骤(2)：对表盘的数字区域进行自动粗定位：(a2)按如下方式对反二值化图像f(x0,y0)作X轴方向投影累加，累加和记为B(x0)：然后将x0从1增加到M，当出现B(x0)大于阈值η1时，当前x0记为数字区域的左边缘l1；将x0从M减小到1，当出现B(x0)大于阈值η2时，当前x0记为数字区域的右边缘r1；数字区域宽度w1＝r1-l1+1；(b2)按如下方式对反二值化图像f(x0,y0)作Y轴方向投影累加，累加和记为B(y0)：然后将y0从1增加到N，当出现B(y0)大于阈值η3时，当前y0记为数字区域的上边缘t1；将y0从N减小到1，当出现B(y0)大于阈值η4时，当前y0记为数字区域的下边缘b1；数字区域高度h1＝b1-t1+1；(c2)提取出粗定位部分图像数据R(x1,y1)，其中x1、y1分别表示粗定位部分图像横坐标与纵坐标：步骤(3)：对粗定位部分图像进行数字字符分割：(a3)按如下方式对图像R(x1,y1)做二值化处理：(b3)按如下方式对二值化图像R(x1,y1)作X轴方向投影累加，累加和记为W1(x1)：每三列相加得到一个累加和，记为T1(x1)：T1(x1)＝W1(x1)+W1(x1+1)+W1(x1+2),1≤x1≤w1-3然后将x1从1增加到w1-3，当出现T1(x1)大于阈值β1时，当前x1记为第一个数字的左边缘l；将x1从l增加到w1-3，当出现T1(x1)小于阈值β1时，当前x1记为第一个数字的右边缘r；第一个数字X轴中心坐标NCx1＝(l+r)/2，粗定位左边缘NL1＝NCx1-NW/2,粗定位右边缘NR1＝NCx1+NW/2；其中NW为数字粗定位框宽度；(c3)按如下方式对二值化图像R(x1,y1)作Y轴方向投影累加，累加和记为W2(y1)：每三列相加得到一个累加和，记为T2(y1)：T2(y1)＝W2(y1)+W2(y1+1)+W2(y1+2),1≤y1≤h1-3然后将y1从h1/2增加到h1-3，当出现T2(y1)小于阈值β2时，当前y1记为第一个数字的下边缘b；将y1从h1/2减小到1，当出现T2(y1)小于阈值β2时，当前y1记为第一个数字的上边缘t；第一个数字Y轴中心坐标NCy1＝(t+b)/2，粗定位上边缘NT1＝NCy1-NH/2,粗定位下边缘NB1＝NCy1+NH/2；其中NH为数字粗定位框高度；(d3)按照如下方式计算其余n-1个数字的上下左右边缘坐标，n＞1且为正整数：NTn＝NT1；NBn＝NB1；NLn＝NL1+(n-1)*D；NRn＝NR1+(n-1)*D；其中NLn表示第n位数字粗定位左边缘，NRn表示第n位数字粗定位右边缘，NTn表示第n位数字粗定位上边缘，NBn表示第n位数字粗定位下边缘，D表示每个数字字符的间隔；步骤(4)：对数字字符进行自适应阈值二值化处理，以降低噪声干扰，提高准确率：对每一个粗定位框中的数字字符进行行均值滤波，每一行的阈值：Thr＝max{Thr(m)},m∈{1,2,…h1}其中G(x2,y2)表示一个数字字符粗定位框中的B通道图像数据,x2表示横坐标，y2表示纵坐标，Thr(m)表示第m行阈值，Thr表示最终选定的阈值，然后对粗定位框中的数字字符进行二值化：步骤(5)：对粗定位框内的数字字符进行细定位，降低数字区域外的图像噪声干扰：(a5)按如下方式对二值化后的图像G(x2,y2)作X轴方向投影累加，累加和记为W3(x2)：每三列相加得到一个累加和，记为T3(x2)：T3(x2)＝W3(x2)+W3(x2+1)+W3(x2+2),1≤x2≤NW-3然后将x2从1增加到NW-3，当出现T3(x2)大于阈值χ1时，当前x2记为数字的左边缘l；将x2从l增加到NW-3，当出现T3(x2)小于阈值χ2时，当前x2记为数字的右边缘r；则当前数字X轴中心坐标NCx＝(l+r)/2，细定位左边缘NL＝NCx-nw/2,细定位右边缘NR＝NCx+nw/2；其中nw为数字的细定位框宽度；(b5)按如下方式对二值化后的图像G(x2,y2)作Y轴方向投影累加，累加和记为W4(y2)：每三列相加得到一个累加和，记为T4(y2)：T4(y2)＝W4(y2)+W4(y2+1)+W4(y2+2),1≤y2≤NH-3然后将y2从NH/2增加到NH-3，当出现T4(y2)小于阈值χ3时，当前y2记为数字的下边缘b；将y2从NH/2减小到1，当出现T4(y2)小于阈值χ4时，当前y2记为数字的上边缘t；则当前数字Y轴中心坐标NCy＝(t+b)/2，细定位上边缘NT＝NCy-nh/2,细定位下边缘NB＝NCy+nh/2；其中nh为数字的细定位框高度；(c5)按如下方式提取出细定位框内的图像数据，记为K(x3,y3)，其中x3表示横坐标，y3表示纵坐标：步骤(6)：检测细定位框中的数字左右偏移量，该步骤能够去除边缘干扰，提高待比对数字的定位准确性：(a6)按如下方式对细定位框中左侧3列作X轴方向投影累加，累加和记为L(x3)：然后将x3从1增加到3，如果L(x3)≤δ，则认为该列全为黑色，统计3列中全为黑色的列数，记作BL，BL为负整数；(b6)按如下方式对细定位框中右侧3列作X轴方向投影累加，累加和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于计量仪表机械表盘的数字自动识别抄表方法，其特征在于：先对原始图像进行反二值化处理，然后进行列投影和行投影获得数字区域定位框，接着对数字区域定位框中的图像进行列投影和行投影，找到第一个数字的中心坐标，进而确定其上下左右边缘的边界，分割出第一个数字的粗定位框，然后通过计算分割出其他位数字的粗定位框，对每一个粗定位框中的图像通过自适应阈值算法进行二值化，然后通过行投影和列投影确定出每一个数字的细定位框，接着将细定位框中的数字通过模板匹配算法进行比对，确定出对应的数字，最后通过形态学比对算法进一步提高比对的准确性。

【技术特征摘要】
1.一种用于计量仪表机械表盘的数字自动识别抄表方法，其特征在于：先对原始图像进行反二值化处理，然后进行列投影和行投影获得数字区域定位框，接着对数字区域定位框中的图像进行列投影和行投影，找到第一个数字的中心坐标，进而确定其上下左右边缘的边界，分割出第一个数字的粗定位框，然后通过计算分割出其他位数字的粗定位框，对每一个粗定位框中的图像通过自适应阈值算法进行二值化，然后通过行投影和列投影确定出每一个数字的细定位框，接着将细定位框中的数字通过模板匹配算法进行比对，确定出对应的数字，最后通过形态学比对算法进一步提高比对的准确性。2.根据权利要求1所述的一种用于计量仪表机械表盘的数字自动识别抄表方法，其特征在于所述抄表方法的具体步骤如下：步骤(1)：从摄像头获取计量仪表机械表盘当前帧图像B通道数据，记为f(x0,y0)，采集到的图像分辨率大小为M×N，M和N均为正整数，x0,y0表示该图像的横坐标和纵坐标且均为正整数，按如下方式对表盘图像做反二值化处理：其中η为二值化阈值,正整数；步骤(2)：对表盘的数字区域进行自动粗定位：(a2)按如下方式对反二值化图像f(x0,y0)作X轴方向投影累加，累加和记为B(x0)：然后将x0从1增加到M，当出现B(x0)大于阈值η1时，当前x0记为数字区域的左边缘l1；将x0从M减小到1，当出现B(x0)大于阈值η2时，当前x0记为数字区域的右边缘r1；数字区域宽度w1＝r1-l1+1；(b2)按如下方式对反二值化图像f(x0,y0)作Y轴方向投影累加，累加和记为B(y0)：然后将y0从1增加到N，当出现B(y0)大于阈值η3时，当前y0记为数字区域的上边缘t1；将y0从N减小到1，当出现B(y0)大于阈值η4时，当前y0记为数字区域的下边缘b1；数字区域高度h1＝b1-t1+1；(c2)提取出粗定位部分图像数据R(x1,y1)，其中x1、y1分别表示粗定位部分图像横坐标与纵坐标：步骤(3)：对粗定位部分图像进行数字字符分割：(a3)按如下方式对图像R(x1,y1)做二值化处理：β为正整数(b3)按如下方式对二值化图像R(x1,y1)作X轴方向投影累加，累加和记为W1(x1)：每三列相加得到一个累加和，记为T1(x1)：T1(x1)＝W1(x1)+W1(x1+1)+W1(x1+2),1≤x1≤w1-3然后将x1从1增加到w1-3，当出现T1(x1)大于阈值β1时，当前x1记为第一个数字的左边缘l；将x1从l增加到w1-3，当出现T1(x1)小于阈值β1时，当前x1记为第一个数字的右边缘r；第一个数字X轴中心坐标NCx1＝(l+r)/2，粗定位左边缘NL1＝NCx1-NW/2,粗定位右边缘NR1＝NCx1+NW/2；其中NW为数字粗定位框宽度；(c3)按如下方式对二值化图像R(x1,y1)作Y轴方向投影累加，累加和记为W2(y1)：每三列相加得到一个累加和，记为T2(y1)：T2(y1)＝W2(y1)+W2(y1+1)+W2(y1+2),1≤y1≤h1-3然后将y1从h1/2增加到h1-3，当出现T2(y1)小于阈值β2时，当前y1记为第一个数字的下边缘b；将y1从h1/2减小到1，当出现T2(y1)小于阈值β2时，当前y1记为第一个数字的上边缘t；第一个数字Y轴中心坐标NCy1＝(t+b)/2，粗定位上边缘NT1＝NCy1-NH/2,粗定位下边缘NB1＝NCy1+NH/2；其中NH为数字粗定位框高度；(d3)按照如下方式计算其余n-1个数字的上下左右边缘坐标，n＞1且为正整数：NTn＝NT1；NBn＝NB1；NLn＝NL1+(n-1)*D；NRn＝NR1+(n-1)*D；其中NLn表示第n位数字粗定位左边缘，NRn表示第n位数字粗定位右边缘，NTn表示第n位数字粗定位上边缘，NBn表示第n位数字粗定位下边缘，D表示每个数字字符的间隔；步骤(4)：对数字字符进行自适应阈值二值化处理：对每一个粗定位框中的数字字符进行行均值滤波，每一行的阈值：Thr＝max{Thr(m)},m∈{1,2,…h1}其中G(x2,y2)表示一个数字字符粗定位框中的B通道图像数据,x2表示横坐标，y2表示纵坐标，Thr(m)表示第m行阈值，Thr表示最终选定的阈值，然后对粗定位框中的数字字符进行二值化：步骤(5)：对粗定位框内的数字字符进行细定位：(a5)按如下方式对二值化后的图像G(x2,y2)作X轴方向投影累加，累加和记为W3(x2)：每三列相加得到一个累加和，记为T3(x2)：T3(x2)＝W3(x2)+W3(x2+1)+W3(x2+2),1≤x2≤NW-3然后将x2从1增加到NW-3，当出现T3(x2)大于阈值χ1时，当前x2记为数字的左边缘l；将x2从l增加到NW-3，当出现T3(x2)小于阈值χ2时，当前x2记为数字的右边缘r；则当前数字X轴中心坐标NCx＝(l+r)/2，细定位左边缘NL＝NC...

【专利技术属性】
技术研发人员：石爱国，何云，康惠海，杨宇翔，
申请(专利权)人：杭州先锋电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33