一种基于机器视觉的指针式压力表自动校验仪示值读数方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的指针式压力表自动校验仪示值读数方法，包括以下步骤：通过机载相机对仪表进行图像采集和位置标定；对采集到的仪表图像进行倾斜校正；基于标定模板，对仪表表盘的刻度线识别，并基于最大和最小刻度线位置完成刻度线斜率计算；对表盘图像进行预处理及连通区域筛选，初步得到指针在仪表表盘中的大致区域。本发明专利技术通过canny算子边缘检测进行轮廓特征提取，进一步提取角点后，将待校正仪表图像和模板仪表图像进行css角点匹配，使用surf算法来确定匹配度，并利用ransac算法去除错误，最后得到投射变换矩阵，从而实现了对倾斜状态的仪表表盘的指针校正的效果，减小了读数受到观测角度影响而产生误差的问题。差的问题。差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的指针式压力表自动校验仪示值读数方法


[0001]本专利技术涉及仪表读数
，具体为一种基于机器视觉的指针式压力表自动校验仪示值读数方法。

技术介绍

[0002]压力表通过表内的敏感元件的弹性形变，再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针，引起指针转动来显示压力，机器视觉是用机器代替人眼来做测量和判断。通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号。利用机器视觉的方法对压力表的示数进行读出能够消除人为观测产生的主观误差。
[0003]现有技术中，如中国专利号为：CN111882569A的“一种基于机器视觉的指针式压力表自动校验仪示值读数方法”，该方法使用了当下最新的图像处理技术，并结合最小二乘法等数学知识，实现了在压力表自动检定仪中压力仪表示值的自动判读。
[0004]但现有方法在实际应用过程中，机械视觉一般都是通过工位机载相机对表盘的示数采集，并利用表盘读数系统识别图像对应的示数，但是，受到相机采集图像位置的影响，除了位于正上方角度采集图像外，所采集的表盘图像均会发生一定的倾斜，从而使各个刻度值之间的弧度分布不一致，以至于机器视觉对指针示数的夹角产生误判，从而产生机械读数的误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于机器视觉的指针式压力表自动校验仪示值读数方法，以解决上述
技术介绍
提出的对于受到相机采集图像位置的影响，除了位于正上方角度采集图像外，所采集的表盘图像均会发生一定的倾斜，从而使各个刻度值之间的弧度分布不一致，以至于机器视觉对指针示数的夹角产生误判，从而产生机械读数的误差的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于机器视觉的指针式压力表自动校验仪示值读数方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：通过机载相机对仪表进行图像采集和位置标定；
[0008]步骤二：对采集到的仪表图像进行倾斜校正；
[0009]步骤三：基于标定模板，对仪表表盘的刻度线识别，并基于最大和最小刻度线位置完成刻度线斜率计算；
[0010]步骤四：利用边缘聚类与拟合的方法，消除仪表表盘图像模糊、噪声缺陷；
[0011]步骤五：对表盘图像进行预处理及连通区域筛选，初步得到指针在仪表表盘中的大致区域；
[0012]步骤六：利用霍夫变换结合边缘聚类与拟合的方法，得到指针精确边缘，霍夫变换的具体处理流程如下，根据仪表表盘的圆心、半径、最小刻度线和最大刻度线获得规定区域，然后检测所有的边缘点，并判断边缘像素点是否在规定区域内，将处于区域内的边缘点
存入点集，所有边缘点完成检测后，将点集的像素点映射成空间线段，并将超出阈值的像素点删除，并最终完成线段的提取，从而得到指针线段的直线拟合；
[0013]步骤七：计算出指针与最小刻度线之间的夹角，然后将夹角转化为指针示数，并将示数识别结果数字化，并输出到用户软件平台。
[0014]优选的，在步骤一中，机载相机对仪表表盘的仪表量程、仪表最小刻度线、最小刻度线识别区、仪表最大刻度线、最大刻度线识别区的位置进行标定。
[0015]优选的，在步骤二中，包括以下步骤：
[0016]对得到的仪表图片进行边缘检测，利用canny算子进行轮廓特征提取，边缘检测主要用于提取表盘上数据信息，剔除一些不相关的干扰及无用信息，通过更少的数据信息量获取表盘数据；
[0017]在提取到的轮廓图上进一步提取角点，并且将待校正仪表图像和模板仪表图像进行css角点匹配，通过图像中两个边缘的交点，进行目标识别、图像匹配和缺陷检测，进而实现仪表表盘图像重建；
[0018]利用surf算法来确定匹配度；
[0019]利用ransac算法去除错误，提高匹配准确率。
[0020]优选的，在步骤三中，包括以下步骤：
[0021]在仪表标定后，先读取仪表模板库中对应的标定信息，得到刻度线识别区位置；
[0022]然后截取当前仪表图像中对应子图，完成仪表最大、最小刻度线识别，并完成对刻度线斜率计算；
[0023]将仪表图像进行彩色转灰度，然后进行二值化处理，得到预处理后的刻度线识别区图；
[0024]采用霍夫变换的方法提取刻度线的线段；
[0025]对提取的线段进行聚类与拟合；
[0026]根据最小刻度线识别区和表盘圆心位置信息，计算刻度线的斜率。
[0027]优选的，在步骤四中，包括以下步骤：
[0028]读取模板库文件中表盘识别区位置信息，再从输入图像中截取对应子图得到表盘识别区图；
[0029]对表盘识别区域图进行双边滤波、灰度化、自适应阈值的二值化、区域屏蔽和canny算子边缘检测等预处理；
[0030]在区域屏蔽图中查找连通域，剔除仪表量程外的连通域，得到指针区域所在连通域的最小外接矩形。
[0031]优选的，在步骤五中，包括以下步骤：
[0032]根据指针位置矩形，在表盘识别区域图中截取指针图像；
[0033]对表盘识别区域图进行双边滤波、灰度化、自适应阈值的二值化、区域屏蔽和canny算子边缘检测等预处理；
[0034]在区域屏蔽图中查找连通域，剔除仪表量程外的连通域，得到指针区域所在连通域的最小外接矩形；
[0035]对指针图像进行灰度化、自适应阈值的二值化处理，得到指针边缘图；
[0036]采用霍夫变换对指针边缘图进行直线检测；
[0037]对指针线段进行边缘聚类与拟合。
[0038]优选的，在步骤六中，包括以下步骤：
[0039]采用中值滤波器对表盘图像信息处理，保留初步拟合的指针图像主要信息的前提下，将噪声去除；
[0040]对仪表图像进行彩色转灰度，然后进行二值化处理，二值化处理的函数表达式为：
[0041][0042]其中，T为选定的阈值，f(x，y)为仪表图像中(x，y)点处的像素值；
[0043]采用并行快速细化算法对二值指针图像进行细化，得到指针的骨架化图像。
[0044]优选的，在步骤S7中，包括以下步骤：
[0045]计算指针所在直线斜率；
[0046]计算指针指向方向与最小刻度线之间的角度；
[0047]根据区域模板库文件已知的最小刻度值和最大刻度值计算指针示数，指针示数的函数表达式为：
[0048][0049]其中，V1为仪表表盘的最小刻度值，V2为仪表表盘的最大刻度值，V为仪表表盘的指针示数，θ为指针与最小刻度线之间的夹角，K
min
为仪表表盘的最小刻度线斜率，K
max
为仪表表盘的最大刻度线斜率。
[0050]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0051]1、本方法中，通过canny算子边缘检测进行轮廓特征提取，进一步提取角点后，将待校正仪表图像和模板仪表图像进行cs本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的指针式压力表自动校验仪示值读数方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过机载相机对仪表进行图像采集和位置标定；S2、对采集到的仪表图像进行倾斜校正；S3、基于标定模板，对仪表表盘的刻度线识别，并基于最大和最小刻度线位置完成刻度线斜率计算；S4、利用边缘聚类与拟合的方法，消除仪表表盘图像模糊、噪声缺陷；S5、对表盘图像进行预处理及连通区域筛选，初步得到指针在仪表表盘中的大致区域；S6、利用霍夫变换结合边缘聚类与拟合的方法，得到指针精确边缘；S7、计算出指针与最小刻度线之间的夹角，然后将夹角转化为指针示数，并将示数识别结果数字化，并输出到用户软件平台。2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的指针式压力表自动校验仪示值读数方法，其特征在于，在步骤S1中，所述机载相机对仪表表盘的仪表量程、仪表最小刻度线、最小刻度线识别区、仪表最大刻度线、最大刻度线识别区的位置进行标定。3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的指针式压力表自动校验仪示值读数方法，其特征在于，在步骤S2中，包括以下步骤：S21、对得到的仪表图片进行边缘检测，利用canny算子进行轮廓特征提取；S22、在提取到的轮廓图上进一步提取角点，并且将待校正仪表图像和模板仪表图像进行css角点匹配；S23、利用surf算法来确定匹配度；S24、利用ransac算法去除错误，提高匹配准确率。4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的指针式压力表自动校验仪示值读数方法，其特征在于，在步骤S3中，包括以下步骤：S31、在仪表标定后，先读取仪表模板库中对应的标定信息，得到刻度线识别区位置；S32、然后截取当前仪表图像中对应子图，完成仪表最大、最小刻度线识别，并完成对刻度线斜率计算。5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的指针式压力表自动校验仪示值读数方法，其特征在于，在步骤S32中，包括以下步骤：S321、将仪表图像进行彩色转灰度，然后进行二值化处理，得到预处理后的刻度线识别区图；S322、采用霍夫变换的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琦，才滢，白旭，高川，曹向宇，刘天宇，张宏宇，
申请(专利权)人：中国人民解放军九二四九三部队计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：