一种基于机器人视觉的仪表位置、读数识别方法和系统技术方案

本发明专利技术给出了一种基于机器人视觉的仪表位置、读数识别方法和系统，获取当前时刻的机器人视觉的目标图像，并对目标图像进行降噪处理，获取目标图像中的圆形表盘边界；利用圆形表盘边界构造圆形表盘的三角形集合，并计算三角形集合中的所有三角形的面积；响应于左侧三角形的面积大于右侧三角形的面积，继续下一时刻的目标图像的表盘边界获取和构建三角形集合；响应于右侧三角形的面积大于左侧三角形的面积，获取前三个时刻的目标图像，并选择前三个时刻中左侧三角形与右侧三角形的面积比最小的目标图像作为仪表目标位置的识别图像。并利用上述方法可以在机器人行走的同时进行仪表相对位置的判断以及仪表读数的识别，提高识别效率和精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器人视觉的仪表位置、读数识别方法和系统
本专利技术涉及机器人视觉的图像处理
，尤其是一种基于机器人视觉的仪表位置、读数识别方法和系统。
技术介绍
仪表按照其显示的方式分为指针式仪表、数字式仪表，指针式仪表是指通过指针的位置来获取信息的仪表，数字式仪表是指通过表盘上的数字显示来获取信息的仪表。其中指针式仪表是工业领域中较为传统的测量仪表之一，目前仍广泛应用于工业生产中。随着数字电子技术的发展，数字式仪表的应用越来越广泛，在某些条件下，数字式仪表可代替指针式仪表，并表现出更佳性能。从两种仪表的性能比较来看，数字仪表具有精度更高，易读取等优点，在某些场合已经完全取替了指针式仪表。不过作为工业生产中一种不可或缺的测量仪器，指针式仪表拥有其他仪表无以比拟的许多特性，使其仍具有不可替代的地位。机器视觉识别是将机器比作人的眼睛对仪表信息进行取录和判断，并将它以图像的形式传送给图像处理系统，经图像处理系统转化处理后变为数字信号用于控制现场设备或进一步传递，它是一种获取仪表信息的新方法，利用该技术可以实现自动采集、传递等一系列图像识别操作，并将被测表指针位置及读数传输至相关系统，提高识别的精度和效率，同时提高了工业生产的自动化程度。随着科学技术的发展，识别技术不断革新迭代，社会对高识别精度，适用性强，实时跟踪性好的仪表盘识别方法也产生越来越强烈的需求。机器人在移动过程中对仪表图像采集会存在仪表图像倾斜，影响仪表读数的准确性，如何在保证机器人在移动过程中利用上述自动识别技术优点的同时又降低识别过程中各种误差的影响，并实现快速准确地反馈仪表信息的研究也逐渐显现出来。
技术实现思路
为了解决现有技术中因机器人移动过程中仪表图像位置没有正对而造成的影响仪表识别的准确性以及仪表读数算法过于复杂的技术问题，本专利技术提出了一种基于机器人视觉的仪表位置、读数识别方法和系统，用以降低仪表识别过程中的各种误差的影响，提高机器人在行走的同时识别仪表的准确性和效率。在一个方面，本专利技术提出了一种基于机器人视觉的仪表位置识别方法，包括：S1：获取当前时刻的机器人视觉的目标图像，并对目标图像进行降噪处理，获取目标图像中的圆形表盘边界；S2：利用圆形表盘边界构造圆形表盘的三角形集合，并计算三角形集合中的所有三角形的面积，其中，三角形集合包括由圆形表盘的上左下端点构成的左侧三角形和上右下端点构成的右侧三角形；S3：响应于左侧三角形的面积大于右侧三角形的面积，继续下一时刻的目标图像的表盘边界获取和构建三角形集合；响应于右侧三角形的面积大于左侧三角形的面积，获取前三个时刻的目标图像，并选择前三个时刻中左侧三角形与右侧三角形的面积比最小的目标图像作为仪表目标位置的识别图像。优选的，目标图像利用设置于机器人上的图像采集设备在机器人行走过程中实时获取，机器人包括挂轨和轮式机器人，且机器人的移动速度设置为0.2-0.3m/s的范围内。通过可移动的机器人实现行走的同时对仪表图像的采集工作以及位置判断，极大地减少了图像采集设备的设置，同时机器人也可以在人力无法进入的地方进行仪表图像采集。进一步优选的，步骤S2中的三角形集合还包括由圆形表盘左上右端点构成的上端三角形和左下右端点构成的下端三角形。上下端三角形可用于调整机器人的视觉角度或高度采集到的仪表图像更加有利于进行后续的识别读数。进一步优选的，响应于上端三角形的面积与下端三角形的面积的比例大于第一阈值或小于第二阈值，调整图像采集设备的高度和/或角度使得上端三角形的面积与下端三角形的面积的比例介于0.9-1.1的范围内。通过该设置使得机器人采集到的仪表图像更加正视于镜头，获取的仪表读数更加准确。优选的，步骤S3还可以为：若左侧三角形与右侧三角形具有相同的底边，响应于左端点至底边的距离大于右端点至底边的距离，继续下一时刻的目标图像的表盘边界获取和构建三角形集合；响应于左端点至底边的距离大于右端点至底边的距离，获取前三个时刻的目标图像，并选择前三个时刻中左端点至底边的距离与右端点至底边的距离比例最小的目标图像作为仪表目标位置的识别图像。将面积判断进一步简化为距离的判断，保证判断准确性的同时降低了运算量，提高了识别效率。根据本专利技术的第二方面，提出了一种基于机器人视觉的仪表读数识别方法，包括上述基于机器人视觉的仪表位置识别方法，还包括：S4：基于仪表目标位置的识别图像构建坐标系，并利用边缘检测算法获取指针图形，其中坐标系的x轴为识别图像中左右端点的连线，y轴为识别图像中上下端点的连线；S5：计算指针图形与x轴之间的夹角，获取指针图形对应的刻度，即仪表读数。优选的，步骤S5还可以为：响应于指针图形与仪表目标位置的识别图像的右上端点的连线或左上端点具有交点，获取交点的坐标信息，利用交点所在的垂直线获取指针的刻度，即仪表读数。凭借夹角或垂直线两种方法均可以获取仪表的读数，增加了仪表读数识别方法的多样性，同时还可以依据两种方法获取的读数的平均值进行最终读数的优化，使读数更加准确。根据本专利技术的第三方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有一或多个计算机程序，该一或多个计算机程序被计算机处理器执行时实施上述方法。根据本专利技术的第四方面，提出了一种基于机器人视觉的仪表位置识别系统，该系统包括：目标图像获取单元：配置用于获取当前时刻的机器人视觉的目标图像，并对目标图像进行降噪处理，获取目标图像中的圆形表盘边界；三角形集合构造单元：配置用于利用圆形表盘边界构造圆形表盘的三角形集合，并计算三角形集合中的所有三角形的面积，其中，三角形集合包括由圆形表盘的上左下端点构成的左侧三角形和上右下端点构成的右侧三角形；目标位置判断单元：配置用于响应于左侧三角形的面积大于右侧三角形的面积，继续下一时刻的目标图像的表盘边界获取和构建三角形集合；响应于右侧三角形的面积大于左侧三角形的面积，获取前三个时刻的目标图像，并选择前三个时刻中左侧三角形与右侧三角形的面积比最小的目标图像作为仪表目标位置的识别图像。根据本专利技术的第五方面，提出了一种基于机器人视觉的仪表读数识别系统，该系统包括上述一种基于机器人视觉的仪表系统，还包括：坐标系构建单元：基于仪表目标位置的识别图像构建坐标系，并利用边缘检测算法获取指针图形，其中坐标系的x轴为识别图像中左右端点的连线，y轴为识别图像中上下端点的连线；仪表读数计算单元：计算指针图形与x轴之间的夹角，获取指针图形对应的刻度，即仪表读数。本专利技术提出了一种基于机器人视觉的仪表位置、读数识别的方法和系统，借助机器人视觉采集的仪表图像，进行仪表是否正视于镜头的判断，利用构建的三角形集合分别进行左右上下的位置判断，以此作为机器人视觉的角度或高度调整的依据，利用三角形集合的面积或同底边三角形的高度距离可以迅速的判断当前时刻的机器人视觉与仪表的相对位置，挑选最优的仪表图像进行仪表读数的识别，此外通过角度或者指针与相应两端点连线的交点的垂直线获取仪表的读数，该方法能够实现机器人在行走的同时判本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器人视觉的仪表位置识别方法，其特征在于，包括：/nS1：获取当前时刻的机器人视觉的目标图像，并对所述目标图像进行降噪处理，获取所述目标图像中的圆形表盘边界；/nS2：利用所述圆形表盘边界构造所述圆形表盘的三角形集合，并计算所述三角形集合中的所有三角形的面积，其中，所述三角形集合包括由所述圆形表盘的上左下端点构成的左侧三角形和上右下端点构成的右侧三角形；/nS3：响应于所述左侧三角形的面积大于所述右侧三角形的面积，继续下一时刻的目标图像的表盘边界获取和构建三角形集合；响应于所述右侧三角形的面积大于所述左侧三角形的面积，获取前三个时刻的目标图像，并选择所述前三个时刻中所述左侧三角形与所述右侧三角形的面积比最小的目标图像作为仪表目标位置的识别图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于机器人视觉的仪表位置识别方法，其特征在于，包括：
S1：获取当前时刻的机器人视觉的目标图像，并对所述目标图像进行降噪处理，获取所述目标图像中的圆形表盘边界；
S2：利用所述圆形表盘边界构造所述圆形表盘的三角形集合，并计算所述三角形集合中的所有三角形的面积，其中，所述三角形集合包括由所述圆形表盘的上左下端点构成的左侧三角形和上右下端点构成的右侧三角形；
S3：响应于所述左侧三角形的面积大于所述右侧三角形的面积，继续下一时刻的目标图像的表盘边界获取和构建三角形集合；响应于所述右侧三角形的面积大于所述左侧三角形的面积，获取前三个时刻的目标图像，并选择所述前三个时刻中所述左侧三角形与所述右侧三角形的面积比最小的目标图像作为仪表目标位置的识别图像。


2.根据权利要求1所述的基于机器人视觉的仪表位置识别方法，其特征在于，所述目标图像利用设置于机器人上的图像采集设备在机器人行走过程中实时获取，所述机器人包括挂轨和轮式机器人，且所述机器人的移动速度设置为0.2-0.3m/s的范围内。


3.根据权利要求2所述的基于机器人视觉的仪表位置识别方法，其特征在于，所述步骤S2中的三角形集合还包括由所述圆形表盘左上右端点构成的上端三角形和左下右端点构成的下端三角形。


4.根据权利要求3所述的基于机器人视觉的仪表位置识别方法，其特征在于，响应于所述上端三角形的面积与所述下端三角形的面积的比例大于第一阈值或小于第二阈值，调整所述图像采集设备的高度和/或角度使得所述上端三角形的面积与所述下端三角形的面积的比例介于0.9-1.1的范围内。


5.根据权利要求1所述的基于机器人视觉的仪表位置识别方法，其特征在于，所述步骤S3还可以为：若所述左侧三角形与所述右侧三角形具有相同的底边，响应于左端点至所述底边的距离大于右端点至所述底边的距离，继续所述下一时刻的目标图像的表盘边界获取和构建三角形集合；响应于所述左端点至所述底边的距离大于所述右端点至所述底边的距离，获取前三个时刻的目标图像，并选择所述前三个时刻中所述左端点至所述底边的距离与所述右端点至所述底边的距离比例最小的目标图像作为仪表目标位置的识别图像。


6.一种基于机器人视觉的仪表读数识别方法，其特征在于，包括如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佳期，陈旭，李密，颜茂春，陈嘉华，罗伟华，
申请(专利权)人：福建省海峡智汇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35