耗费运算时间，因此为了提高运算处理速度，利用红色信道的 灰度与蓝色或绿色信道相应灰度做差，如下式所示：
[0161] g(x，y) = R-G 或 g(x，y) = R-B
[0162] 上面两中减法方式所得的结果基本相似，处理后的效果图分别如图22,图23所 不。
[0163] 将LRCD红色指针提取灰度图与改进后的效果图相比较，图像对红色指针的提取 效果是十分接近，所以采用改进后的能省去乘法运算时间。
[0164] 本实施例对于在红色指针提取完整的基础上，为了较为准确的获取读数，首先需 要将红色指针提取灰度图转化为二值图像，然后识别指针方向。
[0165] 在所述第六处理结果的基础上对所述表盘图像进行指针二值化处理，得到指针 二值化图。
[0166] 对于二值化算法，将红色指针灰度图二值化，首先需要对图像的直方图进行分析， 普通图像的直方图是对图像的所有灰度值进行统计分析，但由于红色指针灰度图的背景颜 色设置为灰度值为〇的黑色，且像素数量相对于红色指针像素数量过多，若仍然对所有像 素值的灰度进行直方图进行统计就会造成图像的直方图仅在〇位置处有很大的值，其他位 置基本忽略的现象，无法实现对指针灰度直方图的统计，所以本实施例对红色指针提取的 灰度图对应的直方图从1开始统计分析，所得的直方图如图24所示。
[0167] 从图24中可以看出其为较为理想灰度分布图像，图像灰度统计直方图中存在两 个波峰夹一个波谷，这样将波谷所在位置灰度选做阈值就可以取得较好的二值化效果，其 结果如图25所示。
[0168] 在上述实施例中，首先介绍了水表滤波后图像的二值化，然后基于霍夫变换提取 子表盘，实现子表盘区域分割，再利用LRCD色差变换模型实现红色指针的提取，最后将提 取红色指针图像进行二值化。
[0169] 本发明的上述实施例，实现了对指针式水表图像特征区域子表盘的提取以及指针 提取。在指针子表盘提取过程中并非针对识别子表盘圆内信息提取而是采用扩充提取以保 证指针针尖部分的完整性。对于指针的提取过程并非直接对灰度图像进行处理，而是充分 利用图像彩色信息，利用LRCD彩色差分原理提取指针。实现了指针圆完整准确检定。利用 提取指针信息准确识别指针转轴即指针圆圆心位置。
[0170] 本发明提供的基于图像处理的水表检定装置，采用如下技术方案：
[0171] 基于图像处理的水表检定装置包括：获取装置261，用于获取预设表盘图像的指 针二值化图；提取装置262,用于从所述指针二值化图中提取图像指针轮廓线，根据所述指 针轮廓线计算所有轮廓点到指针圆圆心的距离；确定装置263,用于确定所述距离中的最 大值并根据所述最大值确定指针方向；判读装置264,用于根据所述指针方向对所述预设 水表进行示数判读，并得到判读结果；计算装置265,用于计算所述判读结果并确定所述预 设水表的示值状态。
[0172] 本发明提供的基于图像处理的水表检定系统包括上述的水表检定装置。
[0173] 本发明提高的水表读数识别方法，具有如下技术效果：
[0174] 第一、对指针式水表图像预处理过程中的各种方法进行了分析，图像预处理尤其 对相对清晰度不高干扰较大的表盘图像显得更为重要。
[0175] 第二、实现了对指针式水表图像特征区域子表盘的提取以及指针提取。在指针子 表盘提取过程中并非针对识别子表盘圆内信息提取而是采用扩充提取以保证指针针尖部 分的完整性。对于指针的提取过程并非直接对灰度图像进行处理，而是充分利用图像彩色 信息，利用LRCD彩色差分原理提取指针。
[0176] 第三、实现了指针圆完整准确检定。利用提取指针信息准确识别指针转轴即指针 圆圆心位置。
[0177] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于图像处理的水表检定方法，其特征在于，包括： 获取预设表盘图像的指针二值化图； 从所述指针二值化图中提取图像指针轮廓线，根据所述指针轮廓线计算所有轮廓点到 指针圆圆心的距离； 确定所述距离中的最大值并根据所述最大值确定指针方向； 根据所述指针方向对所述预设水表进行示数判读，并得到判读结果； 计算所述判读结果并确定所述预设水表的示值状态。2. 如权利要求1所述的水表检定方法，其特征在于，所述确定所述距离中的最大值并 根据所述最大值确定指针方向包括： 定义所述轮廓点到所述指针圆圆心的距离为distance，所述距离的计算公式如下：其中，pt-X代表所述轮廓点的横坐标，pt-y代表所述轮廓点的纵坐标； 从所述距离中确定最大值，且所述最大值对应的所述轮廓点为指针针尖所在位置，所 述指针圆圆心坐标与随时指针针尖所在位置坐标之间的连线即为指针方向。3. 如权利要求2所述的水表检定方法，其特征在于，所述根据所述指针方向对所述预 设水表进行示数判读包括： 确定所述预设水表的表盘圆心位置以及所述指针圆圆心的位置； 根据预设计算公式以及所述表盘圆心位置、所述指针圆圆心的位置、识别的所述指针 方向计算所述预设水表的指针读数； 所述预设计算公式为其中，所述表盘圆心位置为（X，y)，所述指针圆圆心的位置按照从左到右的顺序依次 为（ml，nl)、（m2，n2)、（m3，n3)、（m4，n4)，对应的针尖的位置依次为（pl，ql)、（p2，q2)、 (p3,q3)、（p4,q4)，以向量（x-m2,y_n2)为零向量，计算各个指针方向向量（p-m，q-n)与零 向量所成的角度。4. 如权利要求3所述的水表检定方法，其特征在于，在所述根据所述指针方向对所述 预设水表进行示数判读之前，所述水表检定方法还包括： 判断所述指针方向向量与所述零向量的数量积是否为零； 在所述指针方向向量与所述零向量的数量积为零时，确定所述角度为90度或270度； 在所述指针方向向量与所述零向量的数量积不为零时，则利用所述预设计算公式求取 所述角度的向量夹角Θ。5. 如权利要求1所述的水表检定方法，其特征在于，所述获取预设表盘图像的指针二 值化图包括： 对所述表盘图像进行灰度化处理，得到第一处理结果； 在所述第一处理结果的基础上对所述表盘图像进行表盘图像增强，得到第二处理结 果； 在所述第二处理结果的基础上对所述表盘图像进行滤波去噪，得到第三处理结果； 在所述第三处理结果的基础上对所述表盘图像进行二值化处理，得到第四处理结果； 在所述第四处理结果的基础上对所述表盘图像进行特征区域提取，得到第五处理结 果； 在所述第五处理结果的基础上对所述表盘图像进行指针提取，得到第六处理结果； 在所述第六处理结果的基础上对所述表盘图像进行指针二值化处理，得到指针二值化 图。6. 如权利要求5所述的水表检定方法，其特征在于，所述对所述表盘图像进行灰度化 处理，得到第一处理结果包括： 将所述表盘图像的各像素点的R、G、B三个分量分别乘以一个加权系数即权值，数学表 达式如下： g(x，y) = (Wr*R+Wg*G+Wb*B)/3 采用如下加权参数模型： g(x,y) = 0. 299R+0. 587G+0. 114B 其中，f(x，y)代表原水表图像在（x，y)处的像素值，g(x，y)代表经过变换水表图像的 值； 对所述各像素点进行加权平均，获取所述表盘图像的灰度图。7.如权利要求6所述的水表检定方法，其特征在于，所述在所述第四处理结果的基础 上对所述表盘图像进行特征区域提取，得到第五处理结果包括： 在所述表盘图像二值化的基础上对所述表盘图像进行霍夫变换算法，识别表盘，再识 别子表盘； 依据LRCD算法对所述子表盘特征区域提取红色指针。8. 如权利要求7所述的水表检定方法，其特征在于，所述在所述第六处理结果的基础 上对所述表盘图像进行指针二值化处理，得到指针二值化图包括： 基于霍夫变换算法提取所述子表盘，并对所述子表盘进行区域分割；依据所述LRCD色 差变换模型对所述子表盘中的红色指针进行提取，得到所述指针二值化图。9. 一种基于图像处理的水表检定装置，其特征在于，包括： 获取装置，用于获取预设表盘图像的指针二值化图； 提取装置，用于从所述指针二值化图中提取图像指针轮廓线，根据所述指针轮廓线计 算所有轮廓点到指针圆圆心的距离； 确定装置，用于确定所述距离中的最大值并根据所述最大值确定指针方向； 判读装置，用于根据所述指针方向对所述预设水表进行示数判读，并得到判读结果； 计算装置，用于计算所述判读结果并确定所述预设水表的示值状态。10. -种基于图像处理的水表检定系统，其特征在于，包括权利要求9所述的水表检定 装置。
【专利摘要】本发明公开一种基于图像处理的水表检定方法、装置及系统，用于对水表示数状态进行检测。该水表检定方法包括：获取预设表盘图像的指针二值化图；从所述指针二值化图中提取图像指针轮廓线，根据所述指针轮廓线计算所有轮廓点到指针圆心的距离；确定所述距离中的最大值并根据所述最大值确定指针方向；根据所述指针方向对所述预设水表进行示数判读，并得到判读结果；计算所述判读结果并确定所述预设水表的示值状态。采用本发明公开的基于图像处理的水表检定方法，在图像识别技术的基础上，对水表图像进行处理，使得特征区域提取出来，然后进行判读，最后利用获取的多幅图像对判读准确性进行验证。
【IPC分类】G06K9/00, G06T7/60, G06K9/20
【公开号】CN105260709
【申请号】CN201510628689
【发明人】张宁, 李静, 田小平, 范崇睿
【申请人】北京石油化工学院
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月28日