字符条码计量指示字轮的图像直读方法技术

本发明专利技术公开了字符条码计量指示字轮的图像直读方法。包括接收摄像头的读数图像和输出读数数据，首先分析读数画面的方向角度，用图像分割方法得到每个数位的字符区域和条码区域，采用纵向方式对条码区域进行扫描，读取垂直于方向角度并穿过条码区域的扫描线，分析得到该数位图像的特征编码，将其与标准码本对比，得到该数位读数值，分别对每个数位对应的条码区域进行识别，最后按照一定次序组合识别结果。利用条形码和相邻条形码间的间隔参与编码，能够对码轮在不同位置显示的字符准确识别，解决了过渡状态字符识别难点，该方案既适合于在以固定安装的读表器或读表系统的形式实现，也适合于以手持读表机或其它非固定安装的形式实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及仪表数据远程自动采集
，特别是涉及一种可用于远程自动抄表系统的。
技术介绍
经历了脉冲远传和卡表技术之后，目前的水、电、气等计量表的数据远程自动采集技术已经发展到“直读”阶段。顾名思义，直读式远传就是对计量表的示值直接读取、存储并将数据远传。现有的直读技术主要有编码直读式或称码盘直读式和摄像直读式两类。编码直读技术的本质是一种机械位置的识别技术，通过在计量表具的计数器上开孔或附加电子元件或印刷标识，利用内建的或安装在外围的传感器进行位置检测，形成不同的编码组合来判定计数器的当前位置。具体的实现方法有许多种，如光电收发式、电阻逻辑式、接触开关式、光电透射式等。这类技术目前已有了大量的应用和实践，主要缺点是需对表具本身进行各种改造，此外还存在因读数盲点、进位不准、老化或磨损等各种问题造成的计量不准或者读数与显示值不符等问题，引起纠纷时常常无法取证。这些技术中有些还有应用领域限制，例如不能用于湿式水表，而在气表中加装电子装置会造成火灾隐患。因而，发展出摄像直读技术。摄像直读技术利用安装于计量表具码盘上或外持的小型摄像头，拍摄下表具示值的画面，再通过图像识别技术来获得读数。现在还没有在表端直接执行图像判读的实际系统，目前的各种实现方案都是将图像传送至集中处理端执行判读。摄像直读技术有很多优点寿命长，平时不用通电，一般不需对表具内做任何改动，各种干式湿式水表及电表、气表都可以用；在图像上加上用户信息、表具代号及读表时间后保存下来，还可具有法律效力。摄像直读式远传技术已被列入建设部行业标准。但目前这类技术还存在一些缺点，最主要的还是图像识别正确率问题以及实现成本问题。ZL 03113051.8提出了一种轮式计数器计数的远程采集、传输的方法及装置，在计数轮上设有区别不同数字的条状或格状图形码，通过图像传感器和信号处理技术识别数字，并给出了识别一维条形码读数的方法。这种识别算法的优点是简单容易实现，不足之处是1、如图像有倾斜会读出错误数据。2、仅用图形码区别数字，普通人难以识别，专业人员也容易误读，虽然其公开文件中也指出可在计数轮上另行标出颜色较淡的阿拉伯数字，但实际效果不仅将增加图像识读的噪声，而且人工识读也不清晰。3、当数字即字符过渡时横向扫描就存在什么也没读到的情况，如果取多行数据判读又可能会出现不同读数，否则算法将变复杂；或如二维格状码在数字过渡时会产生严重歧义(例如其2-3和5-6过渡都与0的符号相同、3-4和9-0过渡都与2的符号相同)。
技术实现思路
针对现有计量表图像直读技术存在的不足，本专利技术目的是提出一种，该方法在不改变现有计量表结构和计量读数方法的基础上，通过识别条形码获得正确读数，解决自动抄表时图/数转换识别率问题，同时解决字符过渡时不完整字符等识读难题。另外该方法根据条形码起始或结束处在图像中的位置，不仅可以判断该数位应读出的正确数字，还可以计算出比最低数位更高一个或两个数量级精度的计量数据。本专利技术的技术方案是一种，包括接收摄像头的读数图像和输出读数数据，特别是与字符条码字轮相配合的图像识别流程为接通电源，由摄像头获取表具的读数图像送入图像处理单元；分析图像灰度分布，得出并记录读数画面的方向角度θ；图像分割得到读数每个数位的字符区域和条码区域，其中字符区域包括字符，条码区域包括条形码及前一条形码的结束位置与后一条形码的起始位置之间的间隔，将字符区域和条码区域作为兴趣区域并记录其特征位置；对每个数位的条码区域进行图像识别，采用纵向方式对条码区域进行扫描，读取垂直于方向角度θ并穿过条码区域的扫描线，分析扫描线上的灰度波动值或二值化后的值并得到该数位图像的特征编码，将其与标准码本对比，得到该数位的完整字符或过渡字符的读数值；所说标准码本是连续的形式即一个长的编码串，由从0到9再到0字符所对应的二值条形码加上作为第三值的分隔符号组成；所说标准码本或采用离散的形式即每个字符对应多个编码，包含完整字符及过渡字符状态所有的编码表现形式；按照一定次序，组合各个数位的识别结果，对形成的读数进行逻辑判断，对不符合逻辑的结果进行纠正给出符合逻辑的读数，输出数据。作为对现有技术的进一步改进作为三值的分隔符号采用“2”或其它任意区别于条形码的所用值或符号，分隔符号“2”为条码区域中两相邻条形码间的间隔所对应的值；字符区域包括的字符是数字或标记；按照一定次序，组合各个数位的识别结果，其中一定次序是从高位到低位或从低位到高位；采用纵向方式对条码区域进行扫描，其中纵向是与观察窗口中码轮转动方向相平行的方向；图像直读方法为手持式读表或固定式读表，手持式读表是读表者直接拿在手上进行读表的流程，固定式读表是读表者在读表的流程前进行安装时的标定流程，然后进行读表的流程；输出数据或是读数，或包括读数图像、图像或加注附加信息包括用户、表具标识、时间。图像直读方法或能够获得计量精度的读数，当出现字符过渡时，取读数为前一码字，字符字距为L1，标准位置减去相对位置得L2，计算读数分量的公式为val＝(L2/L1)+0.5；该数位的完整字符或过渡字符的特征编码采用定长编码或非定长编码。有益效果现有技术ZL 03113051.8的一种轮式计数器计数的远程采集、传输的方法及装置的不足之处是图像有倾斜可能会读出错误数据，仅用图形码区别数字，不易人工识读。字符过渡时横向扫描就存在读不到数据的情况，如果取多行数据判读又可能会出现不同读数，否则算法将变复杂；如二维格状码在数字过渡时会产生严重歧义。相对于现有技术的的不足之处，本专利技术的有益效果是其一，首先对每个数位的条码区域进行图像识别，采用纵向方式对条码区域进行扫描，读取垂直于方向角度θ并穿过条码区域的扫描线，分析扫描线上的灰度波动值或二值化后的值并得到该数位图像的特征编码，将其与标准码本对比，得到该数位的完整字符或过渡字符的读数值。因此该方法不受到图像显示画面的方向的限制，不论画面是水平的或者倾斜的甚至是与正常的情况相垂直或颠倒都会得到唯一的特征编码，将特征编码与其标准码本对比，将得到该数位正确的读数。该方案能实现图/数转换的100％正确识别率，该方案既适合于以固定安装的读表器或读表系统的形式实现，也适合于以手持读表机或其它非固定安装的形式实现。其二，本专利技术首先用图像分割方法得到每个数位的字符区域和条码区域，然后分别对每个数位对应的条码区域进行识别，最后按照一定次序组合识别结果。对条码区域进行识别时，采用纵向方式对条码区域进行扫描，得到特征编码。由于该种纵向扫描方式扫描得到的特征编码包括条码区域中条形码对应的二值和相邻条码间的间隔对应的第三值，因此码轮处在不同位置进行扫描读数时将得到不同的特征编码。标准码本是连续的形式为一个长的编码串，由从0到9再到0字符所对应“0”、“1”的二值条形码加上作为第三值的分隔符号“2”组成，分隔符号为条形码区域中两相邻条形码间的间隔所对应的值。在采用离散形式的标准码本中，每个字符对应多个编码，这多个编码包括了该字符完整显示时对应的编码和处在不同位置的过渡状态时对应的编码。本识别方法中，利用条形码和相邻条形码间的间隔参与编码，对码轮在不同位置显示的字符都能准确识别，很好地解决了过渡状态字符识别难点，解决了现有技术中字符过渡时横向扫描存在读不到数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
字符条码计量指示字轮的图像直读方法，包括接收摄像头的读数图像和输出读数数据，其特征在于：与字符条码字轮相配合的图像识别流程为：接通电源，由摄像头获取表具的读数图像送入图像处理单元；分析图像灰度分布，得出并记录读数画面的方向角 度θ；图像分割得到读数每个数位的字符区域（３）和条码区域（４），其中字符区域（３）包括字符（１），条码区域（４）包括条形码（２）及前一条形码（２）的结束位置（８）与后一条形码（２）的起始位置（９）之间的间隔，将字符区域（３）和条码区 域（４）作为兴趣区域并记录其特征位置；对每个数位的条码区域（４）进行图像识别，采用纵向方式对条码区域（４）进行扫描，读取垂直于方向角度θ并穿过条码区域（４）的扫描线（５），分析扫描线（５）上的灰度波动值或二值化后的值并得到该数位图像 的特征编码，将其与标准码本对比，得到该数位的完整字符（１０ａ）或过渡字符（１０ｂ↓［１］，１０ｂ↓［２］）的读数值；所述标准码本是连续的形式即一个长的编码串，由从０到９再到０字符所对应的二值条形码（２）加上作为第三值的分隔符号组成； 所述标准码本或采用离散的形式即每个字符对应多个编码，包含完整字符（１０ａ）及过渡字符（１０ｂ↓［１］，１０ｂ↓［２］）状态所有的编码表现形式；按照一定次序，组合各个数位的识别结果，对形成的读数进行逻辑判断，对不符合逻辑的结果进行纠正 给出符合逻辑的读数，输出数据。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔斌，李碧春，郑飞，王少平，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]