一种基于改进穿线法的数字仪表读数识别方法技术

本发明专利技术涉及一种基于改进穿线法的数字仪表读数识别方法，其特征在于，包括以下步骤：获取数字仪表图像；对数字仪表图像进行预处理；图像矫正：基于轮廓和多边形拟合，并借鉴Ransac算法提取预处理后数字仪表图像的有效样本，分别定位到数字仪表数字区域的上下边界与左右边界，并利用透视变换矫正包含数字的四边形区域，使得数码管笔画横平竖直；数字识别：利用垂直投影的方法，将矫正后的图像分割为单一字符，并利用改进穿线法完成对每一字符的识别，得到数字仪表的示数值。与现有技术相比，本发明专利技术具有识别精确、稳定性好等优点。稳定性好等优点。稳定性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进穿线法的数字仪表读数识别方法


[0001]本专利技术涉及图像识别领域，尤其是涉及一种基于改进穿线法的数字仪表读数识别方法。

技术介绍

[0002]工业机房中存在大量的数码管显示数字仪表，对这些仪表的定期巡检有助于企业运行的安全稳定。在信息化和工业化深度融合的背景下，传统的人工抄表巡检体系已经不能满足智慧工业的需求。现阶段数字仪表的识别方法大多基于模板匹配和CRNN网络，其中前者对仪表图像质量要求高，要求正对仪表平面拍摄，对扰动的抵抗能力较低，稳定性较差，且仅适用于与模板风格相似的数字仪表，适用范围小；后者则需要制作庞大的数字仪表数据集，网络训练费时费力，且推理速度较慢，实时性不高。“穿线法”是一种很好的数码管识别方法，这一方法计算量小，实时性高且抗干扰能力强，但缺点在于未考虑小数点对识别造成的影响，在识别八段数码管的数字仪表时无法判断小数点的亮灭，同时对于数字“1”这样的窄字符在分割时要求数字落在分割图右侧区域，否则将被识别为数字“0”或“8”，给数字的分割带来不便，此外，对一些数码管间距较大的仪表，数字“7”会被分割为上划线和数字本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进穿线法的数字仪表读数识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)获取数字仪表图像；步骤2)对数字仪表图像进行预处理；步骤3)图像矫正：基于轮廓和多边形拟合，并借鉴Ransac算法提取预处理后数字仪表图像的有效样本，分别定位到数字仪表数字区域的上下边界与左右边界，并利用透视变换矫正包含数字的四边形区域，使得数码管笔画横平竖直；步骤4)数字识别：利用垂直投影的方法，将矫正后的图像分割为单一字符，并利用改进穿线法完成对每一字符的识别，得到数字仪表的示数值。2.根据权利要求1所述的一种基于改进穿线法的数字仪表读数识别方法，其特征在于，所述步骤2)包括以下步骤：步骤2
‑
1)检验图片格式：判断数字仪表图像是否为彩色图，若是则执行步骤2
‑
2)，否则报送错误；步骤2
‑
2)对数字仪表图像进行BGR色彩通道分离；步骤2
‑
3)利用通道融合抑制发光二极管的光晕影响，通道融合计算方法为：Value(i,j)＝λ
red
R(i,j)+λ
green
G(i,j)+λ
blue
B(i,j)其中，R(i,j),G(i,j),B(i,j)分别表示分离后的红色，绿色和蓝色通道像素值，λ
red
,λ
green
,λ
blue
为各通道融合权重；步骤2
‑
4)基于OTSU算法对融合后的灰度图像进行二值化处理，以便进行轮廓查找；步骤2
‑
5)基于形态学开运算去除二值化图像中的噪声，完成图像预处理。3.根据权利要求1所述的一种基于改进穿线法的数字仪表读数识别方法，其特征在于，所述步骤3)包括以下步骤：步骤3
‑
1)基于轮廓查找和多边形拟合提取预处理后数字仪表图像数字区域的的上下边界；步骤3
‑
2)基于Ransac算法提取预处理后数字仪表图像数字区域的左右边界；步骤3
‑
3)基于上下边界和左右边界确定包含数字的四边形区域，并对其进行透视变换矫正。4.根据权利要求3所述的一种基于改进穿线法的数字仪表读数识别方法，其特征在于，所述步骤3
‑
1)包括以下步骤：步骤3
‑1‑
1)通过轮廓查找确定数字仪表数字区域的所有外轮廓；步骤3
‑1‑
2)对查找到的轮廓按照长度进行排序，保留所有长度超过第一长度阈值的轮廓，并对长度小于第一长度阈值但超过第二长度阈值的轮廓进行小数点判断，若判定可能为小数点则保留，否则剔除，其中，第一长度阈值大于第二长度阈值；步骤3
‑1‑
3)基于保留的轮廓计算轮廓外包多边形并筛选多边形的水平边；步骤3
‑1‑
4)按照水平边的竖直位置分类为备选上边界与下边界；步骤3
‑1‑
5)从备选上边界与下边界中分别筛选最长边作为上下边界。5.根据权利要求4所述的一种基于改进穿线法的数字仪表读数识别方法，其特征在于，所述小数点判断的方法为：对长度小于第一长度阈值但超过第二长度阈值的轮廓，判断其位置，若位于图像下部区域则保留，作为小数点的可能轮廓。6.根据权利要求3所述的一种基于改进穿线法的数字仪表读数识别方法，其特征在于，
所述步骤3
‑
2)包括以下步骤：步骤3
‑2‑
1)对经过预处理的数字仪表图像进行进行Sobel滤波，提取纵向边缘信息；步骤3
‑2‑
2)利用Hough变换检测所得图像纵向边缘信息中的直线，保留检测到的纵向直线；步骤3
‑2‑
3)对保留的纵向直线利用Ransac算法提取其中的有效数据，并计算仪表数字的倾斜角度θ，内外点的偏差即为两直线l1,l2的夹角：步骤3
‑2‑
4)基于倾斜角度确定数字轮廓左右边界点，并基于左右边界点形成数字区域的左右边界，其中，确定左右边界点的方法为：其中，(x
i
,y
i
)为图像坐标。7.根据权利要求3所述的一种基于改进穿线法的数字仪表读数识别方法，其特征在于，所述步骤3
‑
3)具体为：计算上下、左右边界的交点，将原图的四个顶点作为目标点，利用透视变换矫正数字区域，若图像中含有小数点则同时计算透视变换后小数点位置，齐次坐标下的透视变换计算方法为：其中，M为透视变换矩阵，(x',y',z')为透视变换后小数点中心齐次坐标。8.根据权利要求1所述的一种基于改进穿线法的数字仪表读数识别方法，其特征在于，所述步骤4)包括以下步骤：步骤4

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成菊，陈启军，杨亚东，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：