一种基于改进RANSAC的摄像直读抄表仪异常点剔除方法技术

本发明专利技术涉及仪器智能抄表领域，特别是涉及一种基于改进RANSAC的摄像直读抄表仪异常点剔除方法；包括如下步骤：步骤1：输入数字点集S和算法参数，并生成数字对索引表P和候补索引表P’；所述的数字点集S为前端图像识别所获得的所有数字点及其坐标，包括5～8位正常数字以及误识别的若干位异常数字；步骤2：查找P中是否包含剩余待选数字对；若是，则按序选择一组数字对，求两点连线斜率绝对值|k|及间距g，并顺序执行；若否，则跳转步骤6；步骤3：判断是否满足|k|>k

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进RANSAC的摄像直读抄表仪异常点剔除方法
本专利技术涉及仪器智能抄表领域，特别是涉及一种基于改进RANSAC的摄像直读抄表仪异常点剔除方法。
技术介绍
近年来，随着国家城镇化的日益推进，人民对水、电、气的需求量逐渐变大，使得抄表计费的工作量越来越大，人力抄表计数越来越难以满足能源部门对抄表速度和准确度的需求。摄像直读抄表仪的出现极大地降低了人工抄表的工作强度及运营成本，在提高数据获取的实时性、准确性与可靠性同时，也能完成对仪表的智能化管理。摄像直读抄表仪在不改变原有仪表结构的基础上通过外置摄像头拍照来采集数据，然后将采集的图片进行前端处理得出当前表计的读数。但是由于表盘上往往存在生产批号、指标参数、度量单位、刻度数字等区别于正常读数窗口的数字，它们常会被摄像直读抄表仪错误识别，甚至表盘上的污渍也可能被错误识别。这些被错误识别的异常数字混入正常数字内，若不能准确剔除将造成读数错误。目前摄像直读抄表仪的异常数字剔除方法主要有前处理和后处理两种，其中前处理需要事先知道数字表的位数，并框出读数窗口在图像中的位置和形状，从而在源头上防止异常数字的误识别；后处理主要是采用直线拟合的方法，将位于正常数字直线之外的异常数字点剔除。一般来说，前处理方法具有安装条件苛刻、限制条件较多且不能适配所有常规数字表等不足，故其应用场景有限；而后处理方法能弥补前处理方法的不足，使得摄像直读抄表仪的应用普适性更强。常规的后处理方法主要有两种：一种是基于最小二乘(LS)的方法，其原理是将所有数字点进行直线拟合，然后剔除距离该直线较远的异常数字点。该方法原理简单，运行速度快，但对异常点比例敏感，因此仅能处理异常点比例很少(≤30％)的情形，当异常点比例变大时其准确率急剧下降；另一种是基于RANSAC的方法，其原理是采用随机采样迭代的手段，尽可能找出由局内点(正常数字)连线构成的直线，然后剔除距离该直线较远的异常数字点。该方法对异常点比例的适应性远高于LS方法，但随着异常点个数的增加，所需的平均迭代次数迅速增加，运行速度迅速降低，常不能满足实时性需求。与此同时，上述两种方法均不能剔除和正常数字处于同一直线的异常数字点，当出现共线情形时，上述两种方法亦会失效。基于上述情况，迫切需要开发一种改进的异常点剔除后处理方法，同时提高摄像直读抄表仪的应用普适性、异常点剔除准确率和运行速度，以满足工业生产的实际需求。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于改进RANSAC的摄像直读抄表仪异常点剔除方法，用于解决常规后处理算法在剔除大量异常点时出现的运行速度和准确率较低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案：一种基于改进RANSAC的摄像直读抄表仪异常点剔除方法，包括如下步骤：步骤1：输入数字点集S和算法参数，并生成数字对索引表P和候补索引表P’；所述的数字点集S为前端图像识别所获得的所有数字点及其坐标，包括5～8位正常数字以及误识别的若干位异常数字；步骤2：查找P中是否包含剩余待选数字对；若是，则按序选择一组数字对，求两点连线斜率绝对值|k|及间距g，并顺序执行；若否，则跳转步骤6；步骤3：判断是否满足|k|>kThr或g>gThr；若不满足，则顺序执行；否则删除P中该数字对，并跳转步骤2；步骤4：判断是否满足g∈[gOpmin，gOpmax]；若满足，则顺序执行；否则将该数字对补充至P’，并跳转步骤2；步骤5：将该数字对直线拟合，求所有点到该直线的距离di，统计满足di<dThr的元素数量：若大于等于5，则跳转步骤8；否则删除P中该数字对，并跳转步骤2；步骤6：查找P’中是否包含剩余待选数字对；若是，则按序选择一组数字对，并顺序执行；否则流程异常结束，判断S中并未包含全部的正常数字；步骤7：将该数字对直线拟合，求所有点到该直线的距离di，统计满足di<dThr的元素数量：若大于等于5，则顺序执行；否则删除P’中该数字对，并跳转步骤6；步骤8：删除步骤5或步骤7中di≥dThr对应的所有点，并求剩余点从左到右两两间距gi；步骤9：进行相邻五点的四间距滑窗分析，计算4个gi的平均值和标准差σg，并判断是否满足且σg<σThr：若满足，则跳转步骤11；否则顺序执行；步骤10：判断该滑窗右侧是否有剩余点：若有，则滑窗向右偏移一位，并跳转步骤9；否则流程异常结束，判断S中并未包含全部的正常数字；步骤11：判断是否满足滑窗间距数≤6且右侧有剩余点；若满足，则计算右侧邻点与滑窗最右侧点的距离gright，并顺序执行；否则跳转步骤13；步骤12：判断是否满足若满足，则将该右侧邻点计入正常点，滑窗间距数加一，并跳转步骤11；否则顺序执行；步骤13：输出当前滑窗构成的数字点集S’，S’中的数字点即为剔除了异常数字点后的全体正常数字点；流程至此正常结束。作为优选，所述步骤1中的算法参数如下所示：1)kThr：数字对连线斜率绝对值阈值；该数值根据实际摄像直读抄表仪允许的读数窗口倾斜角而定，取值大于最大倾斜角对应的斜率绝对值；2)gThr：数字对间距阈值；该数值根据实际摄像直读抄表仪服务的所有表盘的读数窗口首尾数字间距而定，取值大于该间距最大值；3)gOpmin：数字对最优间距下限阈值；取0.3gThr～0.4gThr；4)gOpmax：数字对最优间距上限阈值；取0.7gThr～0.8gThr；5)dThr：正常点距拟合直线距离阈值；该数值根据实际摄像直读抄表仪对正常数字的坐标评估偏离该数字框中心点的距离误差而定，假设该误差为±Δd，则dThr取1Δd～2Δd；6)gThrmin：相邻数字间距下限阈值；该数值根据实际摄像直读抄表仪服务的所有表盘的读数窗口相邻数字最小间距而定，取值小于该间距；7)gThrmax：相邻数字间距上限阈值；该数值根据实际摄像直读抄表仪服务的所有表盘的读数窗口相邻数字最大间距而定，通常取值略大于该间距；8)σThr：滑窗间距标准差阈值；该数值根据实际摄像直读抄表仪对正常数字的坐标评估偏离该数字框中心点的距离误差而定，假设该误差为±Δd，则σThr通常取1Δd～1.5Δd。作为优选，所述步骤1中的索引表P是指数字点集S的所有双数字组合对应的数字对索引，若S中有N个数字，则P中的数字对索引数量为所述的候补索引表P’初始为空表，将被算法用以存储间距小于阈值但不属于最优间距的数字对索引。本专利技术有益效果：真实的数字表盘上往往附有生产批号、指标参数、度量单位、刻度数字等区别于正常读数窗口的数字，它们常会被摄像直读抄表仪错误识别，甚至表盘上的污渍也可能被错误识别。这些被错误识别的异常数字混入正常数字内，若不能准确剔除将造成读数错误。鉴于常规处理方法存在的弊端，本专利技术基于业界较常用的RANSAC算法进行改进，专利技术目的有以下三点：1)可提高摄像直读抄表仪的应用普适性。本专利技术适用于市面上常见的5～8位数字表识别，不必预先获知数字表位数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进RANSAC的摄像直读抄表仪异常点剔除方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1：输入数字点集S和算法参数，并生成数字对索引表P和候补索引表P’；所述的数字点集S为前端图像识别所获得的所有数字点及其坐标，包括5～8位正常数字以及误识别的若干位异常数字；/n步骤2：查找P中是否包含剩余待选数字对；若是，则按序选择一组数字对，求两点连线斜率绝对值|k|及间距g，并顺序执行；若否，则跳转步骤6；/n步骤3：判断是否满足|k|>k

【技术特征摘要】
1.一种基于改进RANSAC的摄像直读抄表仪异常点剔除方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：输入数字点集S和算法参数，并生成数字对索引表P和候补索引表P’；所述的数字点集S为前端图像识别所获得的所有数字点及其坐标，包括5～8位正常数字以及误识别的若干位异常数字；
步骤2：查找P中是否包含剩余待选数字对；若是，则按序选择一组数字对，求两点连线斜率绝对值|k|及间距g，并顺序执行；若否，则跳转步骤6；
步骤3：判断是否满足|k|>kThr或g>gThr；若不满足，则顺序执行；否则删除P中该数字对，并跳转步骤2；
步骤4：判断是否满足g∈[gOpmin，gOpmax]；若满足，则顺序执行；否则将该数字对补充至P’，并跳转步骤2；
步骤5：将该数字对直线拟合，求所有点到该直线的距离di，统计满足di<dThr的元素数量：若大于等于5，则跳转步骤8；否则删除P中该数字对，并跳转步骤2；
步骤6：查找P’中是否包含剩余待选数字对；若是，则按序选择一组数字对，并顺序执行；否则流程异常结束，判断S中并未包含全部的正常数字；
步骤7：将该数字对直线拟合，求所有点到该直线的距离di，统计满足di<dThr的元素数量：若大于等于5，则顺序执行；否则删除P’中该数字对，并跳转步骤6；
步骤8：删除步骤5或步骤7中di≥dThr对应的所有点，并求剩余点从左到右两两间距gi；
步骤9：进行相邻五点的四间距滑窗分析，计算4个gi的平均值和标准差σg，并判断是否满足且σg<σThr：若满足，则跳转步骤11；否则顺序执行；
步骤10：判断该滑窗右侧是否有剩余点：若有，则滑窗向右偏移一位，并跳转步骤9；否则流程异常结束，判断S中并未包含全部的正常数字；
步骤11：判断是否满足滑窗间距数≤6且右侧有剩余点；若满足，则计算右侧邻点与滑窗最右侧点的距离gright，并顺序执行；否则跳转步骤13；
步骤12：判断是否满足若满足，则将该...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立娟，潘云飞，刘铁山，
申请(专利权)人：华夏芯北京通用处理器技术有限公司，臻讯半导体科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11