一种指针式仪表读数自动识别的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种指针式仪表读数自动识别的方法及系统，以解决目前仪表读数识别方法需要较多已知信息，在刻度线存在部分丢失、仪表倾斜等情况下读数难以识别的问题。所述方法包括：建立不同仪表的刻度查询表，形成数据库；采集仪表图像，输入仪表图像并对其进行预处理，以提取仪表表盘的有效识别区域；从仪表表盘的有效识别区域中，利用指针和刻度线笔画特征，提取仪表的指针和刻度线；根据提取的指针和刻度线，将提取的刻度线与刻度查询表数据库中对应的刻度查询表进行匹配，进行读数自动识别。本发明专利技术对仪表已知信息依赖少，通用性好，鲁棒性强；对仪表的平移、旋转、噪声干扰等情况均有较强的自适应性，可以比较准确得到指针的读数。

Method and system for automatic identification of pointer type meter reading

The invention discloses a pointer type meter reading automatic identification method and system, to solve the current meter reading recognition method needs more known information, there is some loss, instrument tilt under the reading difficult to identify problems in the graduation line. The method includes: the establishment of different scale instrument table form database; image acquisition instrument, instrument input image and the pretreatment, in order to effectively identify region extraction meter; from the effective recognition area meter, using the pointer and scale line stroke characteristics, extraction of the dial and scale line; according to the extraction of the pointer and scale line, the scale line extraction and scale query tables in the database corresponding to the query table scale matching, automatic recognition of reading. The invention has less reliance on the known information of the instrument, has good versatility and strong robustness, and has strong adaptability to the translation, rotation, noise interference and the like of the instrument, and can obtain the reading of the pointer more accurately.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理领域，特别涉及一种指针式仪表的读数自动 识别的方法及系统。
技术介绍
指针式仪表在日常生活中有着广泛的应用。在电力部门、矿厂、 石油开采区等特殊行业中，需要对仪表进行实时监控，以防止一些参 数超标而引发意外。在仪表较多的情况下，依靠人工对仪表进行监控 是一项枯燥而繁瑣的工作，并且监控人员极易受到一些主客观因素的 影响，导致人为监控存在极大的隐患。随着数字图像处理和模式识别 技术的发展，由计算机代替人工对仪表进行实时监控成为可能，而其 中最重要的一个步骤就是仪表读数的自动识别。已有的仪表读数识别方法主要有 一般的数字图像处理方法、中 心投影法。一般数字图像处理的方法主要是采用 一些数字图像处理的简单 方法将指针从仪表图像中分割出来，这种方法一般需要很多已知信息 如指针的大致位置、颜色及长度等等，对上述已知信息具有依赖性， 在这些信息未知情况下无法完成读数识别。另外，采用这种处理方法来识别仪表读数，还存在只能识别特定仪表的缺陷，通用性能差，很 难大范围推广。中心投影法是采用条件霍夫变换结合连通体分析的方法提取刻 度线，通过帧差法和中心投影法确定指针，然后根据指针和临近刻度 线的距离计算出读数。该方法的优点是指针和刻度线的提取精确，其 缺点是读数的计算依赖于指针临近刻度线，刻度线必须完备，不能存 在丟失，而实际情况中由于表盘的磨损、环境污染等因素的影响，刻 度线极易丢失，这种方法很难得到推广。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种指针式仪表读数自动识 别的方法及系统，以解决在现有技术条件下仪表读数识别需要较多已 知信息，在刻度线存在部分丟失、仪表倾斜等情况下读数难以识别的 问题。为解决上述技术问题，根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术方案一种指针式仪表读数自动识别方法，包括建立刻度查询表数据库，在表盘垂直无偏转的情况下，计算各刻 度线的偏转角，构建各刻度线的偏转角与其相应刻度值的对应关系， 建立刻度查询表，汇集不同仪表的刻度查询表形成刻度查询表数据 库；釆集仪表图像，输入仪表图像并对其进行预处理，经提取得到仪表表盘的有效识别区域；从仪表表盘的有效识别区域中，利用指针和刻度线的笔画特征，提取仪表的指针和刻度线；根据提取的指针和刻度线，将提取的刻度线与刻度查询表数据库 中对应仪表的刻度查询表进行匹配，从而进行读数自动识别。优选的，所述对输入的仪表图像进行预处理的步-银，进一步包括 对图像进行颜色空间转换，将图像由RGB颜色空间转换为灰度图像；进行表盘背景与刻度颜色估计，估计表盘的背景及指针、刻度线 的颜色；提取表盘的有效区域。 优选的，所述进行表盘背景与刻度颜色估计的步骤进一步包括 从采集得到的图像中心截取固定面积的图像，对该图像进行二值化，统计得到的二值图中的黑、白像素点的个数，如果黑点数大于白点数，则表盘为暗色，指针与刻度为亮色；反之则表盘为亮色，指针与刻度为暗色。优选的，所述提取表盘有效区域的步骤进一步包括对采集图像的灰度图作二值化；对二值图作形态学膨胀，连接存在断裂的区域；通过连通体分析的方法提取出仪表的有效区域。优选的，在通过连通体分析方法提取表盘有效区域过程中，其中有效表盘区域所在的连通体满足如下条件该连通区域较大且该连通区域包含图像的中心点。优选的，所述从仪表表盘的有效识别区域中提取仪表的指针和刻度线的步骤进一步包括根据表盘的有效区域及已知信息中表盘指针及刻度与表盘尺寸大小的关系，估计指针及刻度线的尺度；根据估计得到的尺度量，利用指针和刻度线的笔画特征，提取表 盘图像的笔画特征图；将所述笔画特征图二值化；对上一步得到的二值图进行连通体分析，并对得到的连通体作直 线拟和；对直线拟合过程中产生的噪声进行滤除；由拟合得到的直线，估计表盘原点的位置；计算每个连通体的长度，连通体与原点的距离，连通体所在直线 与原点的距离j是^4旨针；统计每个连通体与原点距离的距离直方图，提取刻度线。优选的，所述根据提取的指针和刻度线自动进行读数识别的步骤 进一步包括选择与仪表对应的刻度查询表；根据提取的刻度线进行刻度线匹配，即计算4是取的刻度线的偏转 角，将其与刻度查询表中的标准角度序列进行匹配；计算读数，根据匹配结果，寻找与指针偏转角邻近的刻度线，根 据这两个刻度线的刻度值，采用线性插值的方法，计算得到指针的指 示值。优选的，所述选择仪表对应的刻度查询表，包括下面步骤 建立刻度查询表，即在表盘垂直无偏转的情况下，计算各刻度线 的偏转角，建立各刻度线的偏转角与其相应刻度值的对应关系表；建立刻度查询表数据库，所述刻度查询表数据库包含不同种类、型号仪表的刻度查询表；从所述刻度查询表数据库中选取待识别仪表对应的刻度查询表。优选的，进行刻度线匹配时，其匹配准则为，待匹配刻度线各刻 度间距与刻度查询表中匹配得到的刻度线间距成比例。针对上述指针式仪表读数自动识别系统，本专利技术还公开了 一种指 针式仪表读数自动识别系统，包括刻度查询表数据库建立单元，用于建立不同类型型号仪表的刻度 查询表库，某一型号^l表的刻度查询表建立方法如下仪表在表盘垂 直无偏转的情况下，计算各刻度线的偏转角，建立各刻度线的偏转角与其相应刻度值的对应关系表，即刻度查询表；图像采集单元，用于采集仪表图像，并输入仪表图像； 仪表图像预处理单元，用于对输入的仪表图像进行预处理，以提取仪表表盘的有效识别区域；指针与刻度线提取单元，用于从仪表表盘的有效识别区域中，提取仪表的指针和刻度线；仪表读数识别单元，用于将提取的刻度线与刻度查询表进行匹配，/人而进行读凄t自动识别。优选的，所述的系统，还包括刻度查询表更新单元，可以更新刻度查询库中刻度查询表。优选的，所述仪表图像预处理单元，进一步包括 颜色空间转换子单元，用于对图像进行颜色空间转换，将图像由RGB颜色空间转换到灰度图；刻度线颜色估计子单元，用于进行表盘背景与刻度颜色估计，估计表盘的背景及指针、刻度线的颜色；表盘有效区域提取子单元，用于提取表盘的有效区域。 优选的，所述指针与刻度线提取单元进一步包括 尺度估计子单元，用于根据表盘的有效区域及已知信息中表盘指针及刻度与表盘尺寸大小的关系，估计指针及刻度线的尺度；笔画特征图提取子单元，用于根据估计得到的尺度量，利用指针和刻度线的笔画特征，提取表盘图像的笔画特征图； 将所述笔画特征图二值化；直线拟合子单元，用于对在二值化子单元得到的二值图进行连通 体分析，并对得到的连通体作直线拟和；噪声滤除子单元，用于对直线拟合过程中产生的噪声进行滤除； 原点估计子单元，用于通过拟合得到的直线，估计表盘原点的位置；指针提取子单元，用于计算每个连通体的长度，连通体与原点的 距离，连通体所在直线与原点的距离，提取指针；刻度线提取子单元，用于统计每个连通体与原点距离的距离直方 图，提取刻度线。优选的，所述仪表读数识别单元进一步包括刻度查询表选择单元，选择与仪表对应的刻度查询表；根据提取的刻度线进行刻度线匹配，即计算提取的刻度线的偏转角，将其与刻度查询表中的标准角度序列进行匹配；计算读数，根据匹配结果，寻找与指针偏转角邻近的刻度线，根 据这两个刻度线的刻度值，采用线性插值的方法，计算得到指针的指 示值。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点首先，本专利技术通过采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指针式仪表读数自动识别方法，其特征在于，包括如下步骤：　建立不同仪表的刻度查询表，形成数据库；　采集仪表图像，输入仪表图像并对其进行预处理，获得仪表表盘的有效识别区域；　从所述仪表表盘的有效识别区域中，根据仪表有效识别 区域的笔画特征，提取仪表的指针和刻度线；　根据所述提取的指针和刻度线，通过与数据库中对应刻度查询表之间的刻度匹配，进行读数自动识别。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄磊，刘昌平，王修飞，
申请(专利权)人：汉王科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]