本发明涉及指针仪表技术领域，特别涉及一种指针式仪表图像识别读数及安全预警方法。
背景技术：
目前，市面上包括有用于测定温度、气压、电量、血压、流量的指针式仪表，外形似计时的表，能由刻度直接显示数值。其中指针式仪表主要分为压力仪表、温度仪表、流量仪表、电工仪器仪表、电子测量仪器、光学仪器、分析仪器、实验仪器等。
目前，对于指针式仪表的读数，大多数都是依靠人工读数的，工作效率低，且对于指针式仪表的读数是否处于危险区域，也是需要人工判断的，工作效率低，大大降低了用户的体验。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是提供一种指针式仪表图像识别读数及安全预警方法，能够摄像头拍摄指针式仪表的读数以实现自动读数，并自动判断指针式仪表的读数是否处于危险区域，有效提高了工作效率，大大提升了用户的体验。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种指针式仪表图像识别读数及安全预警方法，包括：利用摄像头拍摄安装在设备上的指针式仪表的读数以得到拍摄图片，其中所述拍摄图片包括刻度、文字和指针；将所述拍摄图片与读数模板图片匹配，并校正所述拍摄图片，以使得所述拍摄图片中的刻度和文字与所述读数模板图片中的刻度和文字一一对应，其中所述读数模板图片不包含有指针；获取所述拍摄图片中呈圆环状的第一感兴趣区域，其中所述第一感兴趣区域包括有刻度、文字和指针；获取所述读数模板图片中呈圆环状的第二感兴趣区域，其中所述第二感兴趣区域包括有刻度和文字，且所述第一感兴趣区域的内径及外径与所述第二感兴趣区域的内径及外径相等；将所述第一感兴趣区域和所述第二感兴趣区域重叠，并将所述第一感兴趣区域和所述第二感兴趣区域相减以去除所述第二感兴趣区域中的刻度和文字；在所述第二感兴趣区域识别出指针区域，还原所述第二感兴趣区域的刻度和文字，并按照刻度的量程换算出该指针区域在所述第二感兴趣区域的读数值；判断该读数值是否处于危险区域；如果是，则产生警报。
进一步的，该方法还包括：获取标准指针式仪表的读数模板图片，并去除所述读数模板图片中的指针区域，使得所述读数模板图片中仅包含有刻度和文字。
进一步的，所述将所述拍摄图片与读数模板图片匹配，并校正所述拍摄图片，以使得所述拍摄图片中的刻度和文字与所述读数模板图片中的刻度和文字一一对应的步骤包括：判断所述拍摄图片的图像区域的面积与所述读数模板图片的图像区域的面积是否相等；如果否，放大或缩小所述拍摄图片中的图像区域的面积，以使得所述拍摄图片的图像区域的面积与所述读数模板图片的图像区域的面积相等；判断所述拍摄图片的图像区域的刻度及文字与所述读数模板图片的图像区域的刻度及文字是否重合；如果否，则旋转所述拍摄图片，使得所述拍摄图片的图像区域的刻度及文字与所述读数模板图片的图像区域的刻度及文字重合，以使得所述拍摄图片中的刻度和文字与所述读数模板图片中的刻度和文字一一对应。
进一步的，所述获取所述拍摄图片中呈圆环状的第一感兴趣区域的步骤包括：利用三点画圆方法在所述拍摄图片的图像区域的中心处获得半径为r的第一圆形区域；利用三点画圆方法在所述拍摄图片的图像区域的中心处获得半径为r的第二圆形区域；将所述第一圆形区域和所述第二圆形区域中互相相同的区域去掉以在所述拍摄图片中获得呈圆环状的第一感兴趣区域。
进一步的，所述获取所述读数模板图片中呈圆环状的第二感兴趣区域的步骤包括：利用三点画圆方法在所述读数模板图片的图像区域的中心处获得半径为r的第三圆形区域；利用三点画圆方法在所述读数模板图片的图像区域的中心处获得半径为r的第四圆形区域；将所述第三圆形区域和所述第四圆形区域中互相相同的区域去掉以在所述读数模板图片中获得呈圆环状的第二感兴趣区域。
进一步的，所述将所述第一感兴趣区域和所述第二感兴趣区域相减以去除所述第二感兴趣区域中的刻度和文字的步骤包括：获取所述第一感兴趣区域与所述第二感兴趣区域相同的图像、刻度和文字，并将所述第二感兴趣区域中与所述第一感兴趣区域相同的图像、刻度和文字删除，以使得所述第二感兴趣区域中与所述第一感兴趣区域相同的区域变成白色区域。
进一步的，所述在所述第二感兴趣区域识别出为指针区域的步骤包括：在所述第二感兴趣区域上以最小角度扇形分块遍历所述第二感兴趣区域，并在识别到所述第二感兴趣区域中最黑区域时确定该最黑区域为指针区域。
进一步的，所述产生警报的步骤包括：后台服务器产生警报声及发送警报指令至所述指针式仪表以使设置在所述指针式仪表的侧壁的灯光闪烁。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明所公开的指针式仪表图像识别读数及安全预警方法包括：利用摄像头拍摄安装在设备上的指针式仪表的读数以得到拍摄图片，其中拍摄图片包括刻度、文字和指针；将拍摄图片与读数模板图片匹配，并校正拍摄图片，以使得拍摄图片中的刻度和文字与读数模板图片中的刻度和文字一一对应，其中读数模板图片不包含有指针；获取拍摄图片中呈圆环状的第一感兴趣区域，其中第一感兴趣区域包括有刻度和文字；获取读数模板图片中呈圆环状的第二感兴趣区域，其中第二感兴趣区域包括有刻度和文字，且第一感兴趣区域的内径及外径与第二感兴趣区域的内径及外径相等；将第一感兴趣区域和第二感兴趣区域相减以去除第二感兴趣区域中的刻度和文字；在第二感兴趣区域识别出指针区域，还原第二感兴趣区域的刻度和文字，并按照刻度的量程换算出该指针区域在第二感兴趣区域的读数值；判断该读数值是否处于危险区域；如果是，则产生警报。通过上述方式，本发明所公开的指针式仪表图像识别读数及安全预警方法能够摄像头拍摄指针式仪表的读数以实现自动读数，并自动判断指针式仪表的读数是否处于危险区域，无需人工操作，有效提高了工作效率，大大提升了用户的体验。
附图说明
图1是本发明指针式仪表图像识别读数及安全预警方法的流程示意；
图2是图1中步骤s103的子步骤流程示意图；
图3是图1中步骤s104的子步骤流程示意图；
图4是图1中步骤s105的子步骤流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1是本发明指针式仪表图像识别读数及安全预警方法的流程示意。该方法包括以下步骤：
步骤s101：获取标准指针式仪表的读数模板图片，并去除读数模板图片中的指针区域，使得读数模板图片中仅包含有刻度和文字。
应理解，本实施例的读数模板图片是标准指针式仪表，该读数模板图片中的刻度和文字都是标准的。
值得注意的是，本实施例的读数模板图片中仅包含有刻度和文字，不包含指针区域。
步骤s102：利用摄像头拍摄安装在设备上的指针式仪表的读数以得到拍摄图片。
在步骤s102中，拍摄图片包括刻度、文字和指针。
步骤s103：将拍摄图片与读数模板图片匹配，并校正拍摄图片，以使得拍摄图片中的刻度和文字与读数模板图片中的刻度和文字一一对应。
应理解，步骤s103中的读数模板图片不包含有指针。
应理解，在步骤s102中，利用摄像头拍摄安装在设备上的指针式仪表的读数所得到拍摄图片是与读数模板图片不一致的，即拍摄图片的图像面积、文字和刻度均有可能与读数模板图片的图像面积、文字和刻度都不一致，因此为了方便识别，在步骤103中，优选将拍摄图片进行校正，使得拍摄图片中的刻度和文字与读数模板图片中的刻度和文字一一对应。具体地，如图2所示，步骤s103包括以下子步骤：
步骤s1031：判断拍摄图片的图像区域的面积与读数模板图片的图像区域的面积是否相等。
步骤s1032：如果否，放大或缩小拍摄图片中的图像区域的面积，以使得拍摄图片的图像区域的面积与读数模板图片的图像区域的面积相等。
应理解，当确定拍摄图片的图像区域的面积与读数模板图片的图像区域的面积相等时，则执行步骤s1033。
步骤s1033：判断拍摄图片的图像区域的刻度及文字与读数模板图片的图像区域的刻度及文字是否重合。
步骤s1034：如果否，则旋转拍摄图片，使得拍摄图片的图像区域的刻度及文字与读数模板图片的图像区域的刻度及文字重合，以使得拍摄图片中的刻度和文字与读数模板图片中的刻度和文字一一对应。
应理解，当确定拍摄图片的图像区域的刻度及文字与读数模板图片的图像区域的刻度及文字重合时，则执行步骤s104。
步骤s104：获取拍摄图片中呈圆环状的第一感兴趣区域。
在本实施例中，第一感兴趣区域包括有刻度、文字和指针。
如图3所述，步骤s104包括以下子步骤：
步骤s1041：利用三点画圆方法在拍摄图片的图像区域的中心处获得半径为r的第一圆形区域。
步骤s1042：利用三点画圆方法在拍摄图片的图像区域的中心处获得半径为r的第二圆形区域。
步骤s1043：将第一圆形区域和第二圆形区域中互相相同的区域去掉以在拍摄图片中获得呈圆环状的第一感兴趣区域。
步骤s105：获取读数模板图片中呈圆环状的第二感兴趣区域。
在本实施例中，第二感兴趣区域包括有刻度和文字。优选地，第一感兴趣区域的内径及外径与第二感兴趣区域的内径及外径相等。
如图4所示，步骤s105包括以下子步骤：
步骤s1051：利用三点画圆方法在读数模板图片的图像区域的中心处获得半径为r的第三圆形区域。
步骤s1052：利用三点画圆方法在读数模板图片的图像区域的中心处获得半径为r的第四圆形区域。
步骤s1053：将第三圆形区域和第四圆形区域中互相相同的区域去掉以在读数模板图片中获得呈圆环状的第二感兴趣区域。
步骤s106：将第一感兴趣区域和第二感兴趣区域重叠，并将第一感兴趣区域和第二感兴趣区域相减以去除第二感兴趣区域中的刻度和文字。
应理解，在步骤s106中，主要是将第一感兴趣区域放置在第二感兴趣区域上以进行重叠。
在本实施例中，将第一感兴趣区域和第二感兴趣区域相减以去除所述第二感兴趣区域中的刻度和文字的步骤包括：获取第一感兴趣区域与第二感兴趣区域相同的图像、刻度和文字，并将第二感兴趣区域中与第一感兴趣区域相同的图像、刻度和文字删除，以使得第二感兴趣区域中与第一感兴趣区域相同的区域变成白色区域。
步骤s107：在第二感兴趣区域识别出指针区域，还原第二感兴趣区域的刻度和文字，并按照刻度的量程换算出该指针区域在第二感兴趣区域的读数值。
在本实施例中，在第二感兴趣区域识别出为指针区域的步骤包括：在第二感兴趣区域上以最小角度扇形分块遍历第二感兴趣区域，并在识别到第二感兴趣区域中最黑区域时确定该最黑区域为指针区域。应理解，最小角度扇形分块遍历第二感兴趣区域主要是以最小角度扇形分块从刻度起点开始沿刻度终点转动。
应理解，在步骤s106中，将第二感兴趣区域中与第一感兴趣区域相同的图像、刻度和文字删除，使得第二感兴趣区域中与第一感兴趣区域相同的区域变成白色区域，而由于是将第一感兴趣区域和第二感兴趣区域重叠的，而第一感兴趣区域包含有指针，而第二感兴趣区域不包含指针，因此第一感兴趣区域和第二感兴趣区域的不相同点就是指针，因此在第二感兴趣区域上是保留有指针的，而一般情况下，指针式仪表的指针都是黑色的，因此本实施例可以通过识别到第二感兴趣区域中最黑区域时确定该最黑区域为指针区域，从而可以确定指针在第二感兴趣区域上。
应理解，由于第二感兴趣区域中的图像、刻度和文字与第一感兴趣区域中的图像、刻度和文字是相同的，因此第二感兴趣区域中与第一感兴趣区域相同的区域变成白色区域，而第一感兴趣区域和第二感兴趣区域的不相同点就是指针，因此第二感兴趣区域中最黑区域就是指针，因此在识别到第二感兴趣区域中最黑区域时确定该最黑区域为指针区域。
进一步的，当识别出指针后，自动还原第二感兴趣区域的刻度和文字，此时指针会保留在第二感兴趣区域上，并按照刻度的量程换算出该指针区域在第二感兴趣区域的读数值。
步骤s108：判断该读数值是否处于危险区域。
步骤s109：如果是，则产生警报。
在本实施例中，产生警报的步骤包括：后台服务器产生警报声及发送警报指令至指针式仪表以使设置在指针式仪表的侧壁的灯光闪烁。
综上，本发明所公开的指针式仪表图像识别读数及安全预警方法能够摄像头拍摄指针式仪表的读数并上传服务器以实现自动读数，并通过图像识别出指针式仪表的读数是否处于危险区域，能够实现自动判断指针，无需人工操作，有效提高了工作效率，大大提升了用户的体验。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。