一种指针表盘的数据生成方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种指针表盘的数据生成方法及系统，方法包括：获取原始图像；将原始图像中的表盘和指针分离，获得表盘图像和指针图像；将指针图像以多个不同角度拼接在表盘图像上，获得多个拼接图像；对拼接图像进行投影变换，获得多个不同角度的投影变换图像；对投影变换图像进行超分辨率重建，获得超分辨率图像。采用本发明专利技术的方法和系统，只需要一张待识别的原始图像就可以生成大量的高质量图像，利用这些图像，算法人员就可以进行深度学习的模型训练，并最终完成准确的表盘识别任务，免去了人工采集和标注图像的工作，节省了人力和财力的消耗，提高了处理效率。提高了处理效率。提高了处理效率。

【技术实现步骤摘要】
一种指针表盘的数据生成方法及系统


[0001]本专利技术涉及图像处理
，特别涉及一种指针表盘的数据生成方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，具有智能监控、自主巡检、数据智能采集分析等功能的机器人在电力、安防等领域得到广泛的应用。尤其在电力行业，随着智能电网建设的深入，电力信息标准化、一体化、实时化、互联化的需求变得越来越迫切。由于一些历史原因，仍有一部分仪表需要人工录入，这需要耗费大量的人力和时间，且有很多地方禁止人工进入。相比之下，根据实时监控捕获仪表图像，再利用图像识别算法读取仪表数值就显得更加便捷。
[0003]在基于深度学习的计算机视觉得到长足发展的今天，使用神经网络模型解决表盘识别问题已经受到越来越多的重视，其对复杂条件下的图像识别和算法运行的实时性方面相比于传统计算机视觉都有了显著的提高。
[0004]在现阶段基于深度学习的图像检测识别领域，通常还是采用监督学习的方法，而监督学习不仅需要大量的训练数据，还需要对这些数据进行标注，这样处理过的数据才可以用来对模型进行训练。然而数据的采集和标注都需要人工进行操作，当数据量达到上万张时将耗费相当规模的人力和财力。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种指针表盘的数据生成方法及系统，用以解决现有技术中人工采集和标注图像耗费大量人力和财力的问题。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种指针表盘的数据生成方法，包括：
[0007]获取原始图像；
[0008]将原始图像中的表盘和指针分离，获得表盘图像和指针图像；
[0009]将指针图像以多个不同角度拼接在表盘图像上，获得多个拼接图像；
[0010]对拼接图像进行投影变换，获得多个不同角度的投影变换图像；
[0011]对投影变换图像进行超分辨率重建，获得超分辨率图像。
[0012]另一方面，本专利技术实施例提供了一种指针表盘的数据生成系统，包括：
[0013]图像获取模块，用于获取原始图像；
[0014]图像分离模块，用于将原始图像中的表盘和指针分离，获得表盘图像和指针图像；
[0015]图像拼接模块，用于将指针图像以多个不同角度拼接在表盘图像上，获得多个拼接图像；
[0016]投影变换模块，用于对拼接图像进行投影变换，获得多个不同角度的投影变换图像；
[0017]图像重建模块，用于对投影变换图像进行超分辨率重建，获得超分辨率图像。
[0018]本专利技术中的一种指针表盘的数据生成方法及系统，具有以下优点：
[0019]只需要一张待识别的原始图像就可以生成大量的高质量图像，利用这些图像，算
法人员就可以进行深度学习的模型训练，并最终完成准确的表盘识别任务，免去了人工采集和标注图像的工作，节省了人力和财力的消耗，提高了处理效率。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术实施例提供的一种指针表盘的数据生成方法的流程图；
[0022]图2为本专利技术实施例提供的原始图像；
[0023]图3为本专利技术实施例提供的分离得到的表盘图像和指针图像；
[0024]图4为本专利技术实施例提供的多个角度的拼接图像；
[0025]图5为本专利技术实施例提供的多个角度的投影变换图像；
[0026]图6为本专利技术实施例提供的单应性变换原理图；
[0027]图7为本专利技术实施例提供的进行超分辨率重建前后的图像。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]图1为本专利技术实施例提供的一种指针表盘的数据生成方法的流程图。本专利技术实施例提供了一种指针表盘的数据生成方法，包括：
[0030]S100，获取原始图像。
[0031]示例性地，首先确定需要生成大批高质量图像的指针式仪表，在可视条件较好的情况下拍摄一张该指针式仪表的原始图像，如图2所示。此时需要保证采集到的图像较为清楚，刻度与指针清晰可见，保证生成的图像有较为可靠的图像数据基础。
[0032]S110，将原始图像中的表盘和指针分离，获得表盘图像和指针图像。
[0033]示例性地，可以使用photoshop或其他图像处理软件，将表盘作为背景，指针作为前景，将表盘和指针分别从原始图像中分离出来，如图3所示，分离出的指针图像和表盘图像保留好，以便进行下一步的操作。
[0034]S120，将指针图像以多个不同角度拼接在表盘图像上，获得多个拼接图像。
[0035]示例性地，在得到分离出的指针图像和表盘图像后，可以模拟指针的旋转，将指针图像以任意角度(指针不能超出表盘的量程)旋转并重新拼接到表盘图像上，如图4所示。该步骤可以模拟指针的转动，以准确的角度和位置将指针图像拼接在表盘图像上，生成任何表盘量程以内的读数。
[0036]S130，对拼接图像进行投影变换，获得多个不同角度的投影变换图像。
[0037]示例性地，在现实中采集图像时不能保证所采集到的图像都是正前方的视角，故需要在此步骤中将上一步拼接好的图像投影成其他可见范围内的视角，如图5所示。此部分
程序首先调用接口，在拼接图像中指定四个相对位置为矩形的点，而后利用单应性变换，将拼接图像变换到指定视场中，获得相应的投影变换图像。这一过程中使用的单应性变换原理可见图6，单应性变换使用相机从不同位置拍摄同一平面物体的图像，它们之间存在单应性，可以用投影变换表示。在确定拼接图像中的四个或以上的点坐标后，可以利用opencv中自带的 Homography函数来计算出单应变换矩阵H，对变换前图像A(即拼接图像)的每一个齐次像素坐标左乘H后即可得到变换后图像B(即投影变换图像)的对应齐次像素坐标。此时便可以取出原始图像与拼接图像完全重合的部分。由于在S120中已经生成了精准的与原始图像对应的拼接图像，故只需要将原始图像、排序后的拼接图像和待检测图像进行比对运算，即可得出指针式仪表的读数。
[0038]S140，对投影变换图像进行超分辨率重建，获得超分辨率图像。
[0039]示例性地，从低分辨率图像来估计其对应超分辨率图像的处理被称作超分辨率重建。超分辨率重建在计算机视觉研究领域受到了广泛的关注并有大量应用。生成式对抗网络(GenerativeAdversarial Network，GAN)提供了一种强大的框架，通过它可以生成真实、具有高感知质量的自然图像。GAN网络由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种指针表盘的数据生成方法，其特征在于，包括：获取原始图像；将所述原始图像中的表盘和指针分离，获得表盘图像和指针图像；将所述指针图像以多个不同角度拼接在所述表盘图像上，获得多个拼接图像；对所述拼接图像进行投影变换，获得多个不同角度的投影变换图像；对所述投影变换图像进行超分辨率重建，获得超分辨率图像。2.根据权利要求1所述的一种指针表盘的数据生成方法，其特征在于，所述对所述拼接图像进行投影变换，获得多个不同角度的投影变换图像，包括：在所述拼接图像中指定四个相位位置为矩形的点；以四个点为基础，对所述拼接图像进行单应性变换，获得所述投影变换图像。3.根据权利要求2所述的一种指针表盘的数据生成方法，其特征在于，所述以四个点为基础，对所述拼接图像进行单应性变换，获得所述投影变换图像，包括：以四个点的坐标为基础，利用opencv中的Homography函数确定单应性变换矩阵；将所述拼接图像的每一个齐次像素坐标左乘所述单应性变换矩阵，获得变换后对应的齐次像素坐标；根据变换后的齐次像素坐标确定所述投影变换图像。4.根据权利要求1所述的一种指针表盘的数据生成方法，其特征在于，所述对所述投影变换图像进行超分辨率重建，获得超分辨...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，高建文，贺子楠，
申请(专利权)人：北京国电瑞源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：