基于计算机视觉识别的指针表盘数据自动读取识别的方法与流程

1.本发明涉及机器视觉识别领域，具体涉及基于计算机视觉识别的指针表盘数据自动读取识别的方法。


背景技术：

2.指针表读数直观、结构简单、使用方便且性价比高，在生产实践中得到了广泛的应用。为了确保生产质量及生产安全，仪表需定期进行检定以确保其使用精度。因指针表在读数时有特殊要求，所以人工检定过程耗时长，容易引入误差从而影响检定精度。若能够在误差范围内实现指针表读数的自动识别系统，将大大提高全国各计量单位指针表的检定效率和检定精度，因此实现指针表读数准确自动识别具有重要的理论意义和应用价值。
3.当前机器视觉技术的快速发展为指针式仪表的自动识别提供了解决思路，其通过数字化地感知和理解图像，从而能够复制、模拟人的视觉效果；此外，机器视觉具有不易疲劳、精度高、自动化程度及工作效率高等优点。通过机器视觉技术实现指针式表盘的自动识别可以帮助抄表人员从繁琐、效率低下、重复性高的工作中解放出来，通过计算机视觉技术，可以完成表盘图像的自动采集、分析、处理及识别，从而判读出表盘的当前示数并上传至总控中心，实现仪表的分布式监控及历史数据存储，为设备的运行状况提供数据分析及参考指导。


技术实现要素：

4.本发明提供一种基于计算机视觉识别的指针表盘数据自动读取识别的方法，针对背景技术中提到的问题，提出了具体的解决方案。
5.包括如下步骤：
6.s1、写入一个数据集ds，里面放入每一个表盘刻度的坐标和刻度对应的实际物理数值；
7.s2、裁剪图像testimage，把表盘图像从中分离出来，得到图像cropimage；
8.s3、对cropimage进行透视变换，得到与模板大小相同的矩形形图像correctimage；
9.s4、对correctimage进行阈值分割得到指针位置；
10.s5、指针位置与modelimage中的刻度位置对应，从数据集ds中读出数据。
11.优选地，所述步骤s1与s2之间，通过采集被测图像testimage或采集标准图像stdimage最终实现得到testimage中表盘的位置。
12.优选地，所述采集被测图像testimage后，进行阈值分割，从连通域中找到白色圆形；
13.后进行判断圆形个数：
14.当所述圆形个数为1个时，即为单个表盘，采用多尺度模板匹配，得到testimage中表盘的位置；
15.当所述圆形个数为1个以上时，即为多个表盘，采用flann的特征匹配，得到testimage中表盘的位置。
16.优选地，所述采集标准图像stdimage后，stdimage分离表盘所在区域，分割出一个矩形图像作为模板modelimage，之后同样采用多尺度模板匹配，得到testimage中表盘的位置或采用flann的特征匹配得到testimage中表盘的位置。
17.本发明的基于计算机视觉识别的指针表盘数据自动读取识别的方法，针对于指针式仪表，充分考虑了仪表的结构特征、工作场景及表盘识别的实时性要求，方案中采用的算法均较好地考虑了可用性及时间复杂度，能够满足常见指针式仪表的自动识别，解决了因指针表在读数时有特殊要求，所以人工检定过程耗时长、容易引入误差从而影响检定精度的问题，从传统的人工执行变革为自动化智能执行；降低了劳动强度。
18.基于该方案可较快实现批量仪表的自动识别、数据远传及恶劣环境下自动监测，实现仪表的分布式监控及历史数据存储，为设备的运行状况提供数据分析及参考指导，显著提升了各计量单位指针表的检定效率和检定精度，对于提高系统设备监测的自动化发展进程具有重要意义。
19.本方案所涉及优化的理论算法，在相关领域具有广泛的应用空间。
附图说明
20.图1为本发明基于计算机视觉识别的指针表盘数据自动读取识别的方法的流程图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.结合参阅图1本发明基于计算机视觉识别的指针表盘数据自动读取识别的方法的流程图，本发明的基于计算机视觉识别的指针表盘数据自动读取识别的方法，包括如下步骤：
23.s1、写入一个数据集ds，里面放入每一个表盘刻度的坐标和刻度对应的实际物理数值。
24.步骤s1与s2之间，通过采集被测图像testimage或采集标准图像stdimage最终实现得到testimage中表盘的位置。
25.采集被测图像testimage后，进行阈值分割，从连通域中找到白色圆形，后进行判断圆形个数：
26.当圆形个数为1个时，即为单个表盘，采用多尺度模板匹配，得到testimage中表盘的位置；当所述圆形个数为1个以上时，即为多个表盘，采用flann的特征匹配，得到testimage中表盘的位置。
27.采集标准图像stdimage后，stdimage分离表盘所在区域，分割出一个矩形图像作为模板modelimage，之后同样采用多尺度模板匹配，得到testimage中表盘的位置或采用
flann的特征匹配得到testimage中表盘的位置。
28.s2、裁剪图像testimage，把表盘图像从中分离出来，得到图像cropimage。
29.s3、对cropimage进行透视变换，得到与模板大小相同的矩形形图像correctimage。
30.s4、对correctimage进行阈值分割得到指针位置。
31.s5、指针位置与modelimage中的刻度位置对应，从数据集ds中读出数据。
32.本发明的基于计算机视觉识别的指针表盘数据自动读取识别的方法，针对于指针式仪表，充分考虑了仪表的结构特征、工作场景及表盘识别的实时性要求，方案中采用的算法均较好地考虑了可用性及时间复杂度，能够满足常见指针式仪表的自动识别，解决了因指针表在读数时有特殊要求，所以人工检定过程耗时长、容易引入误差从而影响检定精度的问题，从传统的人工执行变革为自动化智能执行；降低了劳动强度。
33.基于该方案可较快实现批量仪表的自动识别、数据远传及恶劣环境下自动监测，实现仪表的分布式监控及历史数据存储，为设备的运行状况提供数据分析及参考指导，显著提升了各计量单位指针表的检定效率和检定精度，对于提高系统设备监测的自动化发展进程具有重要意义。
34.以上步骤中的专业用语均基于计算机视觉识别领域，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.基于计算机视觉识别的指针表盘数据自动读取识别的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、写入一个数据集ds，里面放入每一个表盘刻度的坐标和刻度对应的实际物理数值；s2、裁剪图像testimage，把表盘图像从中分离出来，得到图像cropimage；s3、对cropimage进行透视变换，得到与模板大小相同的矩形形图像correctimage；s4、对correctimage进行阈值分割得到指针位置；s5、指针位置与modelimage中的刻度位置对应，从数据集ds中读出数据。2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉识别的指针表盘数据自动读取识别的方法，其特征在于，所述步骤s1与s2之间，通过采集被测图像testimage或采集标准图像stdimage最终实现得到testimage中表盘的位置。3.根据权利要求2所述的基于计算机视觉识别的指针表盘数据自动读取识别的方法，其特征在于，所述采集被测图像testimage后，进行阈值分割，从连通域中找到白色圆形；后进行判断圆形个数：当所述圆形个数为1个时，即为单个表盘，采用多尺度模板匹配，得到testimage中表盘的位置；当所述圆形个数为1个以上时，即为多个表盘，采用flann的特征匹配，得到testimage中表盘的位置。4.根据权利要求2所述的基于计算机视觉识别的指针表盘数据自动读取识别的方法，其特征在于，所述采集标准图像stdimage后，stdimage分离表盘所在区域，分割出一个矩形图像作为模板modelimage，之后同样采用多尺度模板匹配，得到testimage中表盘的位置或采用flann的特征匹配得到testimage中表盘的位置。

技术总结
本发明提供一种基于计算机视觉识别的指针表盘数据自动读取识别的方法，S1、写入数据集DS，放入每一个表盘刻度的坐标和刻度对应的实际物理数值；S2、裁剪图像testImage，把表盘图像从中分离出来，得到图像cropImage；S3、对cropImage进行透视变换，得到与模板大小相同的矩形形图像correctImage；S4、对correctImage进行阈值分割得到指针位置；S5、指针位置与modelImage中的刻度位置对应，从数据集DS中读出数据，解决了人工检定过程耗时长、容易引入误差从而影响检定精度的问题，从人工执行变为自动化执行；降低了劳动强度，提升了指针表的检定效率和检定精度。升了指针表的检定效率和检定精度。升了指针表的检定效率和检定精度。


技术研发人员：魏登明 李泽辉 李炬文 杨海东
受保护的技术使用者：佛山市广工大数控装备技术发展有限公司
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2022/5/5