【技术实现步骤摘要】
一种圆形指针式仪表校正和读数识别方法
[0001]本专利技术属于圆形指针式仪表校正和读数识别方法领域,具体涉及一种圆形指针式仪表校正和读数识别方法。
技术介绍
[0002]指针式仪表具有应用范围广、受环境影响小、精度高等优点,因此受到了大多数工厂的使用。但是指针式仪表在数值获取方面大多是通过人工进行读取,并且部分仪表所处环境复杂,使得工作人员无法便捷、迅速和高效的获取仪表读数,导致仪表读数方式困难、工作量大、时效性差等问题。因此,实现自动化指针式仪表读数对于智能工业发展具有较大意义。
[0003]现有仪表读数识别方法主要基于仪表的正视图像。但是在真实场景中,监控视频拍摄的图像可能存在倾斜变换和旋转变换,对仪表读数识别的精度影响较大。此外,在仪表读数需要经过仪表盘定位、刻度识别、指针方向拟合等多个环节,容易导致最终的读数存在一定的误差。
技术实现思路
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本专利技术要解决的技术问题是如何提供一种圆形指针式仪表校正和读数识别方法,以解决现有仪表读数识别方法主要基于仪表的正视图像,但是在真实场景中,监控视频拍摄的图像可能存在倾斜变换和旋转变换,容易导致最终的读数存在一定的误差的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题,本专利技术提出一种圆形指针式仪表校正和读数识别方法,该方法包括如下步骤:
[0008]S101、使用深度学习方法检测仪表盘中的刻度值作为关键点;
[0009]S102、使用最
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种圆形指针式仪表校正和读数识别方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:S101、使用深度学习方法检测仪表盘中的刻度值作为关键点;S102、使用最小二乘法拟合关键点椭圆的方法进行仪表的透视校正、透视变换和旋转校正;S103、对指针进行直线拟合,确定指针的方向;S104、计算指针读数。2.如权利要求1所述的圆形指针式仪表校正和读数识别方法,其特征在于,所述步骤S1中,采用卷积神经网络检测仪表盘中的刻度值。3.如权利要求2所述的圆形指针式仪表校正和读数识别方法,其特征在于,卷积神经网络为Y0L0v5算法,算法输入是待检测图像;网络输出为各刻度数值的类别、中心点位置和检测框的宽度和高度。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的圆形指针式仪表校正和读数识别方法,其特征在于,所述步骤S102中的透视校正是采用最小二乘法和所述关键点进行椭圆拟合,近似得到以关键点为基准的椭圆,包括:椭圆的方程见下式Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+1=0
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(1)以图像左上角为原点,原点左侧为x正轴方向,原点下方为y轴正方向建立直角坐标系;对检测到的仪表的关键点进行拟合,采用最小二乘法计算参数A,B,C,D,E的值,使得检测到的所有关键点使得式(2)最小:其中N表示检测到的刻度值关键点的个数,(x
i
,y
i
)表示检测到的第i个关键点坐标。5.如权利要求4所述的圆形指针式仪表校正和读数识别方法,其特征在于,所述步骤S102中的透视变换是指将拟合的椭圆变换为正圆,计算透视变换矩阵的步骤如下:S201、确定长轴和短轴的直线方程由下式得到椭圆的几何中心(x
c
,y
c
)由下式得到椭圆的长轴a和短轴b的长度由下式计算椭圆长轴的水平倾斜角度θ
根据长轴的水平角度得到长轴所在直线的斜率k
b
=arctanθ,则短轴的直线斜率则长轴和短轴的直线方程分别为y=k
b
x+y
c
‑
k
b
x
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)y=k
a
x+y
c
‑
k
a
x
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)S202、计算长轴和短轴分别与椭圆和圆的交点集合由椭圆中心(x
c
,y
c
)和长轴b确定的椭圆外切圆方程为(x
‑
x
c
)2+(y
‑
y
c
)2=b2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)则根据长轴和短轴的直线方程(1)、(6)、(7)计算长轴和短轴与椭圆的交叉点,即透视前关键点集合{S1,S1,S3,S4};根据长轴和短轴的直线方程(6)、(7)、(8)计算长轴和短轴与椭圆外切圆的交叉点,即透视后的关键点集合{S
′1,S
′2,S
′3,S
′4};S203、根据透视前后关键点集计算透视变换矩阵P透视变换的完整形式如下式所示其中(u,v,w)是原始图像中的二维齐次坐标,(x,y,w
′
)是透视变换后的二维齐次坐标,w=1;则使用下式来计算透视变换后的二维平面坐标(x
′
,y
′
);将透视前后的四组关键点坐标{S1,S1,S3,S4}和{S
′1,S
′2,S
′3,S
′4}代入式(10),令a
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=1;解方程得到8个参数值,从而得到透视变换矩阵P。6.如权利要求5所述的圆形指针式仪表校正和读数识别方法,其特征在于,所述步骤S102中,旋转校正是利用圆形指针仪表起始刻度值与终止刻度值的连接线与水平坐标轴的相对角度来实现仪表盘的旋转校正,步骤如下:S301、计算透视变换后新的刻度值坐标使用式(10)计算图像透视变化后起始刻度值坐标(x
s
,y
s
)和终止刻...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨文,张文博,纪东升,徐东升,田波,周昕晨,
申请(专利权)人:中国人民解放军六三七九六部队,
类型:发明
国别省市:
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