一种基于图像的刻度识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像的刻度识别方法，包括如下步骤：1)设计用于计算机识别的刻度线：1.1)在刻度线左右端分别设置图案以区分左右边界；1.2)对刻度线的中间刻度值进行编码；2)将刻度线贴在被测量的液体容器侧壁；3)获取刻度线图像：使用拍摄设备对液体容器侧壁位置处的刻度线图像进行抓取；4)将获取的刻度线图像送入算法识别器：4.1)通过图像左右边界，将刻度区域进行检测、定位，如果有倒置或倾斜，则将刻度区域进行校正；4.2)识别刻度线，将刻度线的编码转成比特序列；4.3)进行检错纠错；5)输出刻度值。本发明专利技术提供了一种全新的刻度编码图案方便于计算机识别达到较高的精度。度编码图案方便于计算机识别达到较高的精度。度编码图案方便于计算机识别达到较高的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像的刻度识别方法


[0001]本专利技术涉及图像识别
，具体涉及一种基于图像的刻度识别方法。

技术介绍

[0002]使用刻度尺进行长度、高度测量是实际生产和生活中常见的工程测量行为，例如监视油库油料的高度，桥梁水深的高度，或者港口大型货船的吃水深度，等等。一般都是设置固定的刻度标志刻线，通过液面抵达的刻度线识别刻度值。这种测量观测或通过人工目测、或通过监控视频画面来人工识别。近年来逐渐兴起使用人工智能视觉计算来自动识别刻度，从而实现刻度监视的无人值守，这会涉及到刻度标志的阿拉伯数字字符的识别，以及刻度值之间的均匀分隔的刻度线的数目计数，是计算机模式识别上与印刷体数字字符识别、直线识别有关。也正因为此，在目前为人工识别刻度准备的刻度值和刻度线，对于计算机算法识别却不一定适合，例如海运船吃水深度的计算机算法自动识别尚未全面普及，这方面识别精度不够高是影响这类技术普及的主因之一。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了设计合理的一种基于图像的刻度识别方法。
[0004]本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种基于图像的刻度识别方法，包括如下步骤：
[0006]1)设计用于计算机识别的刻度线：
[0007]1.1)在刻度线左右端分别设置图案以区分左右边界；
[0008]1.2)对刻度线的中间刻度值进行编码；
[0009]2)将刻度线贴在被测量的液体容器侧壁；
[0010]3)获取刻度线图像：使用拍摄设备对液体容器侧壁位置处的刻度线图像进行抓取；
[0011]4)将获取的刻度线图像送入算法识别器：
[0012]4.1)通过左右边界图像，对刻度区域进行检测、定位，如果有倒置或倾斜，则将刻度区域进行校正；
[0013]首先，由于左右边界的特殊图案标记(例如右侧的标记是纵向黑白交错、左侧是纵向黑白对齐的特征)，通过像素分析可以检测出来，并定位出刻度线的左右界限；然后通过获取的左右边界标记的方位(左边标记是纵向黑白交错还是纵向黑白对齐，右边标记是纵向黑白交错还是纵向黑白对齐)判断是否发生了倒置；如果没有发生倒置时，左右边界的高低差异可以估算图像拍摄时发生倾斜的角度，并基用该角度进行图像像素的旋转变换，从而使得倾斜得到校正。
[0014]4.2)识别刻度线，将刻度线的编码转成比特序列；
[0015]对校正后的刻度线从左往右检测黑白二色的块序列，将白色作为0，黑色作为1，将
黑白二色的块序列映射成0、1比特序列；
[0016]4.3)进行检错纠错，使用解码机制进行检错纠错；
[0017]5)输出刻度值。
[0018]进一步的，每根刻度线以及刻度线左右边界，均由一个单位高度的正方形方块依照线性形状排列。
[0019]进一步的，所述步骤1.1)为在刻度线左右端分别通过黑白两色的方块串接形成不同的图案；其中刻度线左端周期不变，刻度线右端呈周期变化，即上下相邻两根刻度线有黑色方块的左右周期往复的变化。
[0020]进一步的，所述步骤1.2)采用N个黑白方块进行刻度值编码，相当于N比特，其中2/N个比特用于数字编码，剩余2/N比特用于检错纠错的冗余编码。
[0021]进一步的，黑白两色的方块的高度等于刻度线的厚度。
[0022]进一步的，每根刻度线的编码时，避免使用连续4个方块同色的编码段，这是为了实现上下相邻两根刻度线的排斥而设计的，所谓排斥就是指在算法进行像素分析时可以自动避免将上下相邻的刻度线的像素混淆成同一刻度线的像素。
[0023]进一步的，上中下相邻的刻度线有排斥设计，避免于在线型校正时产生混淆，方便倾斜时进行校正能够将相邻的刻度线加以区分。
[0024]进一步的，相邻刻度线无间隔距离，形成无缝衔接。
[0025]进一步的，检错纠错编码采用里所码Reed
‑
Solomn，所述解码机制采用里所码解码机制。
[0026]本专利技术的有益效果如下：
[0027]1)本专利技术提供了一种全新的刻度编码图案方便于计算机识别达到较高的精度；
[0028]2)通过左右的边界的黑白间隔的差异能区分，从而实现左右、倒置校正；
[0029]3)刻度线数字在设计编码时使用检错纠错编码进行设计保护，使得刻度线在受损、遮挡、被污等情况下，仍能检测出刻度值；
[0030]4)通过相邻刻度线的排斥(不兼容)来实现刻度线的校正。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的视频刻度系统图；
[0032]图2为本专利技术的左右边界图案符号图；
[0033]图3为本专利技术的连续4个方块同色的编码段示意图；
[0034]图4为本专利技术的工作流程图；
[0035]图5为本专利技术实施例刻度线图像示意图；
[0036]图6为本专利技术实施例校正后刻度线图像示意图。
具体实施方式
[0037]以下结合说明书附图，对本专利技术作进一步描述。
[0038]本专利技术设计一种专门应用于计算机算法识别的刻度值编码图案，在刻度识别时使用摄像头拍摄画面，由计算机算法对图像进行特征提取识别出刻度值。
[0039]如图1所示，识别系统包括设计的刻度编码图案、摄像头和识别算法；刻度编码图
案的设计使得便于计算机算法处理获得较高的识别精度。
[0040]1)关于刻度线左右边界、以及倒置检测的刻度线的左右端点的设计；如图2所示，在刻度线左右边界设置区分明显的图案符号，如：在刻度线左右端分别通过M个黑白两色的方块串接形成不同的图案；左端周期不变，右端呈周期为二的变化，即上下相邻两根刻度线有黑色方块的左右周期往复的变化。如果倒置，也能通过左右的边界的黑白间隔的差异能区分，从而校正。
[0041]2)关于刻度线中间刻度值的编码，利于倾斜或旋转角度的拍摄下的线型的校正，且上中下相邻的刻度线有排斥设计，可以免于在线型校正时产生混淆。可以编码的刻度数字为1、2、3、4、5、6、7、8、9以及0、10、20、30、40、
……
[0042]具体地，采用N个黑白方块进行刻度值编码，相当于N比特，其中2/N个比特用于数字编码，剩余2/N比特用于检错纠错的冗余编码，例如里所码。
[0043]注意：在每根刻度线的编码设计中，避免使用连续4个方块同色的编码段，这种设计使得在倾斜时，避免相邻混淆带来的识别误差，如图3所示。
[0044]识别器的工作流程图如图4所示。
[0045]1)将刻度线图案贴在被测量的液体容器侧壁；
[0046]刻度线图案的设计如上面所述，是类似二维码、条形码那样易于被计算机识别，却不易被人眼观测识别，是为了提高自动化、无人化的监视值守；
[0047]2)使用摄像头监视液面侧壁；也可以使用手机拍照进行图像抓取，通过手机上预装的专用APP获得识别结果。
[0048]3)将摄入的刻度图案的图像送入算法识别器；通过图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像的刻度识别方法，其特征在于，包括如下步骤：1)设计用于计算机识别的刻度线：1.1)在刻度线左右端分别设置图案以区分左右边界；1.2)对刻度线的中间刻度值进行编码；2)将刻度线贴在被测量的液体容器侧壁；3)获取刻度线图像：使用拍摄设备对液体容器侧壁位置处的刻度线图像进行抓取；4)将获取的刻度线图像送入算法识别器：4.1)通过左右边界图像，对刻度区域进行检测、定位，如有倒置或倾斜，则将刻度区域进行校正；首先，通过像素分析检测出左右边界图案标记，并定位出刻度线的左右界限；然后通过获取的左右边界图案标记的方位，来判断是否发生了倒置；如没有发生倒置时，通过左右边界的高低差异估算发生倾斜的角度，并使用该角度的旋转变换进行倾斜校正；4.2)识别刻度线，将刻度线的编码转成比特序列；对校正后的刻度线从左往右检测黑白二色的块序列，将白色作为0，黑色作为1，将黑白二色的块序列映射成0、1比特序列；4.3)进行检错纠错，使用解码机制进行检错纠错；5)输出刻度值。2.根据权利要求1所述的一种基于图像的刻度识别方法，其特征在于，每根刻度线以及刻度线左右边界，均由一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆成刚，张卫，魏小彬，杨利中，南哲，白晓迪，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：