专利名称：一种读取指针式仪表示值的图像处理方法
技术领域：
本发明涉及计量仪表示值读取领域，尤其涉及一种读取指针式仪表示值的 图像处理方法。
背景技术：
目前，对于刻度线表盘指针式仪表示值的读取一般采用人眼读取方式，通 过人眼识别指针与刻度线的相对位置以及刻度线的绝对位置，估读出仪表的示 值。该方法劳动强度大，效率低下，而且准确性较低。
为解决此类问题，已经开发出基于机器视觉测试技术的仪表示值自动读取 系统，用机器视觉替代人眼对刻度线表盘指针式仪表示值进行自动读取。如专
利号为ZL200520093025. 7,专利名称为《模拟压力表数字读数装置》的专利中， 公开了一种用机器视觉替代人眼对模拟压力表示值进行自动数字化读取的装 置，但该发明装置所述方法不能实现对仪表指针、刻度线位置的准确识别，而 且在计算仪表示值时采用"角度法"，即先识别指针与零刻度线的角度，再计算 仪表示值，这种读取装置存在由于摄像头镜头畸变以及表盘刻度不均匀所带来 的示值计算偏差问题；另外，当由于仪表制造工艺的原因，刻度线不均匀或通 过表盘刻度线的圆的圆心与指针的固定点不重合时，采用"角度法"获得的仪 表示值;f艮不准确。在专利号为ZL02262023. 0,专利名称为《百分表千分表自动 检定装置》专利中，公开了一种对百分表(属于指针式仪表)示值进行自动读 取的方法，其计算示值方法同样采取"角度法"，存在相似的示值计算偏差问题。
发明内容
为解决现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种对仪表指针、刻 度线位置的识别准确、能准确读取指针式仪表示值的读取指针式仪表示值的图 像处理方法。
本发明提供的一种读取指针式仪表示值的图像处理方法，该方法包括
4在仪表表盘数字图像上选取任意三条长度相同的刻度线，在所选取的刻度
线上选取将刻度线分成相同比例的对应点，并作通过三个所述对应点的圆；
识别仪表的指针和所述指针左侧的刻度线，获取所述指针与所述圆的交点
位置和所述指针左侧的刻度线与所述圆的交点位置；
才艮据所述指针与所述圓的交点位置和所述指针左侧的刻度线与所述圆的交
点位置计算仪表指针的示值。
优选地，上述在仪表表盘数字图像上选取的三条刻度线为在仪表表盘上分
布均匀的刻度线。
更加优选地，上述在仪表表盘数字图像上选取的三条刻度线分别为起始刻度线、中间刻度线和终点刻度线。
进一步优选地，上述刻度线上选取的相对应点为所在刻度线的中点。具体地，获取所述指针与所述圆的交点位置的步骤，具体包括从起始刻度线开始沿顺时针方向获取所述指针的左侧边缘线；从终点刻度线开始沿逆时针方向获取所述指针的右侧边缘线；通过计算获得指针左侧边缘线和右侧边缘线之间的对称轴线；沿所述指针的自由端方向延长所述对称轴线，使其与所述圆相交，该交点位置即为所述指针与所述圆的交点位置。
作为本发明读取指针式仪表示值的图像处理方法的一种实施方式，获取所述指针左侧的刻度线与所述圓的交点位置的步骤，具体包括以指针与圓的交点位置为起始位置沿逆时针方向获取刻度线与圆的交点位置。
作为本发明读取指针式仪表示值的图像处理方法的另 一优选实施方式，获取所述指针左侧的刻度线与所述圆的交点位置的步骤，具体包括以仪表指针位置为起始位置沿逆时针方向获取刻度线的右側边缘线；以起始刻度线的下方为起始位置沿顺时针方向获取刻度线左側边缘线；计算并获得刻度线左侧边缘线和右侧边缘线之间的对称轴线，所述对称轴线与圆的交点位置即为刻度线与圆的交点位置。
具体地，根据所述指针与所述圆的交点位置和所述指针左侧的刻度线与所述圆的交点位置计算仪表指针的示值步骤，具体包括统计沿所述指针逆时针方向上与所述圆相交的刻度线数目m;计算沿所述指针逆时针方向的第一条刻度线与指针之间的圆弧段长度Li;计算两相邻刻度线之间的圆弧段长度L2;根据公式R-(m-l)x A+11/1^计算仪表指针的示值，其中，A为仪表两相邻刻度线所代表的示值。
作为本发明读取指针式仪表示值的图像处理方法的另 一优选实施方式，根据所述指针与所述圆的交点位置和所述指针左側的刻度线与所述圆的交点位置
计算仪表指针的示值步骤，具体包括
统计沿所述指针逆时针方向上与所述圆相交的刻度线数目m;
计算通过沿所述指针逆时针方向的第一条刻度线与所述圆的交点位置的半径、与通过指针与所述圆的交点位置的半径所形成的夹角K"
计算通过两相邻刻度线与圆的交点位置的半径所形成的夹角K2;
根据公式R = (m-l) x △ + Ky K2计算仪表指针的示值，其中，△为仪表两相
邻刻度线所代表的示值。
本发明和现有技术相比具有以下优点由于作通过三条刻度线上的对应点的圓，并通过确定指针和指针左侧刻度线与圆周的交点位置，计算仪表指针的示值，本发明的读取指针式仪表示值的图像处理方法能准确的获得指针和指针左侧刻度线的位置，且能避免出现如现有技术中采用"角度法，，而因摄像头镜头畸变、表盘刻度不均匀或通过表盘刻度线的圆的圆心与指针的固定点不重合所带来的示值计算偏差问题。因此，本发明的读取指针式仪表示值的图像处理方法提高了读取指针式仪表的示值的效率和准确性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种读取指针式仪表示值的图像处理方法的流程图2是本发明提供的一种读取指针式仪表示值的图像处理方法中获取指针与圆的交点位置的方法流程图3是本发明提供的一种读取指针式仪表示值的图像处理方法中获取指针
左侧的刻度线与圆的交点位置方法的流程图4是本发明提供的一种读取指针式仪表示值的图像处理方法中计算仪表
指针的示值方法的第 一种实施方式的流程图；图5是本发明提供的一种读取指针式仪表示值的图像处理方法中计算仪表 指针的示值方法的第二种实施方式的流程图。
具体实施例方式
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作出创造 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。
本发明提供的读取指针式仪表示值的图像处理方法的一个实施例的流程示 意图，如图1所示。
本发明实施例提供的读取指针式仪表示值的图像处理方法包括如下具体步
骤
101、 在仪表表盘数字图像上选取任意三条长度相同的刻度线，在所选取的 刻度线上选取将刻度线分成相同比例的对应点，并作通过三个对应点的圓；
102、 识别仪表的指针和指针左侧的刻度线，获取指针与圆的交点位置和指 针左侧的刻度线与圓的交点位置；
103、 根据指针与圆的交点位置和指针左侧的刻度线与圆的交点位置计算仪 表指针的示值。
指针式仪表的表盘上的刻度线有分别表示不同计量单位的刻度线，通常计 量单位相同的刻度线的长度相同，计量单位小的刻度线要比计量单位大的刻度 线要短，所以，本发明需要选择长度相同的刻度线。可设置选取指针式仪表的 表盘上表示计量单位最大的主刻度线。由于刻度线具有一定的长度，所以选择 的对应点的必须是相同长度的刻度线上处于刻度线上相同位置的点，即对应点 是将刻度线分成相同比例的对应点。较佳地，刻度线上选取的相对应点可以是 所在刻度线的中点。然后，通过三点确定一个圆的几^可算法，通过三个对应点 作圆。
较佳地，仪表表盘数字图像上选取的三条刻度线为在仪表表盘上分布均匀 的刻度线。这样，作出的圆可更接近于通过所有刻度线的对应点的圆。 进一步较佳地，在仪表表盘数字图像上选取的三条刻度线可以为起始刻度 线、中间刻度线和终点刻度线。本发明通过作通过三条刻度线上的对应点的圆，并通过确定指针和指针左 侧刻度线与圆周的交点位置，计算仪表指针的示值，本发明的读取指针式仪表 示值的图像处理方法能准确的获得指针和指针左侧刻度线的位置，且能避免出 现如现有技术中采用"角度法"而因摄像头镜头畸变、表盘刻度不均匀或通过 表盘刻度线的圓的圆心与指针的固定点不重合所带来的示值计算偏差问题。因 此，本发明的读取指针式仪表示值的图像处理方法提高了读取指针式仪表的示 值的效率和准确性。
其中，获取指针与圆的交点位置的步骤，具体包括
201、 从起始刻度线开始沿顺时针方向获取指针的左侧边缘线；
202、 从终点刻度线开始沿逆时针方向获取指针的右侧边缘线；
203、 通过计算获得指针左侧边缘线和右侧边缘线之间的对称轴线；
204、 沿指针的自由端方向延长对称轴线，使其与圆相交，该交点位置即为 指针与圆的交点位置。
由于指针具有一定的宽度，指针所指示的数值是仪表表盘上一段连续的数 值，在实际读取的指针示值时，很难判断指针所表示的是哪个准确的示值。因 此，通过上述方法选取指针的对称轴线而对指针的位置进行修正，获得指针与 圆周相交的准确位置。另外，由于指针的对称轴线不一定与圓相交，所以需要 先沿指针的自由端方向延长对称轴线，4吏之与圆相交。
作为本发明读取指针式仪表示值的图像处理方法的 一种实施方式，获取指 针左侧的刻度线与圓的交点位置的步骤，具体包括以指针与圆的交点位置为 起始位置沿逆时针方向获取刻度线与圓的交点位置。
由于刻度线的示值一般是沿顺时针方向由小到大表示示值的大小，所以， 读取指针示值时，只需确定指针沿逆时针方向的刻度线的在圆周上的位置。
作为本发明读取指针式仪表示值的图像处理方法的另一优选实施方式，获 取指针左侧的刻度线与圆的交点位置的步骤，具体包括
301、 以仪表指针位置为起始位置沿逆时针方向获取刻度线的右侧边缘线；
302、 以起始刻度线的下方为起始位置沿顺时针方向获取刻度线左侧边缘
线；
303、 计算并获得刻度线左侧边缘线和右侧边缘线之间的对称轴线，对称 轴线与圆的交点位置即为刻度线与圆的交点位置。由于刻度线也具有一定的宽度，所以刻度线在圆周的交点位置不能唯一确 定，因而，采用上述方法对刻度线在圆周上的位置进行修正，获得刻度线与圓 周相交的准确位置。
其中，根据指针与圆的交点位置和指针左侧的刻度线与圆的交点位置计算
仪表指针的示值步骤，具体包括
401、 统计沿指针逆时针方向上与圆相交的刻度线数目m;
402、 计算沿指针逆时针方向的第一条刻度线与指针之间的圆弧段长度L,;
403、 计算两相邻刻度线之间的圆弧段长度L2;
404、 根据公式R-(m-l)x A + IV L2计算仪表指针的示值，其中，A为仪 表两相邻刻度线所代表的示值。
采用上述通过圆弧段长度计算仪表指针的示值的方法，可以避免因表盘刻 度不均匀或通过表盘刻度线的圓的圆心与指针的固定点不重合所带来的示值计 算偏差问题。
另外，也可以通过下面的方式计算仪表指针的示值，具体包括
501、 统计沿指针逆时针方向上与圆相交的刻度线数目m;
502、 计算通过沿指针逆时针方向的第一条刻度线与圆的交点位置的半径、 与通过指针与圓的交点位置的半径所形成的夹角K1;
503、 计算通过两相邻刻度线与圓的交点位置的半径所形成的夹角K2;
504、 根据公式R = (m-l)x △+K,/ L计算仪表指针的示值，其中，A为仪 表两相邻刻度线所代表的示值。
采用上述通过夹角计算仪表指针的示值的方法，可以避免因表盘刻度不均 匀或通过表盘刻度线的圆的圓心与指针的固定点不重合所带来的示值计算偏差 问题。
综上，本发明的读取指针式仪表示值的图像处理方法能准确的获得指针和 指针左侧刻度线的位置，且能避免出现如现有技术中采用"角度法"而因摄像 头镜头畸变、表盘刻度不均匀或通过表盘刻度线的圆的圆心与指针的固定点不 重合所带来的示值计算偏差问题。因此，本发明的读取指针式仪表示值的图像 处理方法提高了读取指针式仪表的示值的效率和准确性。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原 理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保 护范围。
权利要求
1、一种读取指针式仪表示值的图像处理方法，其特征在于，该方法包括在仪表表盘数字图像上选取任意三条长度相同的刻度线，在所选取的刻度线上选取将所述刻度线分成相同比例的对应点，并作通过三个所述对应点的圆；识别仪表的指针和所述指针左侧的刻度线，获取所述指针与所述圆的交点位置和所述指针左侧的刻度线与所述圆的交点位置；根据所述指针与所述圆的交点位置和所述指针左侧的刻度线与所述圆的交点位置计算仪表指针的示值。
2、 根据权利要求1所述的读取指针式仪表示值的图像处理方法，其特征 在于，所述在仪表表盘数字图像上选取的三条刻度线为在所述仪表表盘上分布 均匀的刻度线。
3、 根据权利要求2所述的读取指针式仪表示值的图像处理方法，其特征 在于，所述在仪表表盘数字图像上选取的三条刻度线分别为起始刻度线、中间 刻度线和终点刻度线。
4、 根据权利要求3所述的读取指针式仪表示值的图像处理方法，其特征 在于，所述刻度线上选取的对应点为所在刻度线的中点。
5、 根据权利要求4所述的读取指针式仪表示值的图像处理方法，其特征 在于，获取所述指针与所述圆的交点位置的步骤，具体包括从起始刻度线开始沿顺时针方向获取所述指针的左侧边缘线； 从终点刻度线开始沿逆时针方向获取所述指针的右侧边缘线； 通过计算获得指针左侧边缘线和右侧边缘线之间的对称轴线； 沿所述指针的自由端方向延长所述对称轴线，使其与所述圆相交，该交点 位置即为所述指针与所述圆的交点位置。
6、 根据权利要求5所述的读取指针式仪表示值的图像处理方法，其特征 在于，获取所述指针左侧的刻度线与所述圆的交点位置的步骤，具体包括以所述指针与圆的交点位置为起始位置沿逆时针方向获取刻度线与圆的 交点位置。
7、 根据权利要求5所述的读取指针式仪表示值的图像处理方法，其特征 在于，获取所述指针左侧的刻度线与所述圆的交点位置的步骤，具体包括以仪表指针位置为起始位置沿逆时针方向获取刻度线的右侧边缘线； 以起始刻度线的下方为起始位置沿顺时针方向获取刻度线左侧边缘线； '通过计算并获得刻度线左侧边缘线和右侧边缘线之间的对称轴线，所述对 称轴线与圆的交点位置即为刻度线与圆的交点位置。
8、 根据权利要求6或7所述的读取指针式仪表示值的图像处理方法，其 特征在于，根据所述指针与所述圆的交点位置和所述指针左侧的刻度线与所述 圆的交点位置计算仪表指针的示值步骤，具体包括统计沿所述指针逆时针方向上与所述圆相交的刻度线数目m; 计算沿所述指针逆时针方向的第一条刻度线与指针之间的圆弧段长度L,; 计算两相邻刻度线之间的圆弧段长度L2;根据公式<formula>formula see original document page 3</formula>计算仪表指针的示值，其中，A为仪表两相 邻刻度线所代表的示值。
9、 根据权利要求6或7所述的读取指针式仪表示值的图像处理方法，其 特征在于，根据所述指针与所述圓的交点位置和所述指针左侧的刻度线与所述 圆的交点位置计算仪表指针的示值步骤，具体包括统计沿所述指针逆时针方向上与所述圆相交的刻度线数目m; 计算通过沿所述指针逆时针方向的第一条刻度线与所述圆的交点位置的半 径、与通过指^l十与所述圆的交点位置的半径所形成的夹角K1;计算通过两相邻刻度线与所述圆的交点位置的半径所形成的夹角K2; 根据公式R = (m-l) x △ + Ky L计算仪表指针的示值其中，△为仪表两相邻刻度线所代表的示值。
全文摘要
一种读取指针式仪表示值的图像处理方法，包括在仪表表盘数字图像上选取任意三条长度相同的刻度线，在所选取的刻度线上选取将刻度线分成相同比例的对应点，并作通过三个对应点的圆；识别仪表的指针和指针左侧的刻度线，获取指针与圆的交点位置和指针左侧的刻度线与圆的交点位置；根据指针与圆的交点位置和指针左侧的刻度线与圆的交点位置计算仪表指针的示值。该方法能准确的获得指针和指针左侧刻度线的位置，且能避免因摄像头镜头畸变、表盘刻度不均匀或通过表盘刻度线的圆的圆心与指针的固定点不重合所带来的示值计算偏差问题，提高了读取指针式仪表的示值的效率和准确性。
文档编号G01D7/00GK101650198SQ200910042108
公开日2010年2月17日 申请日期2009年8月25日 优先权日2009年8月25日
发明者翟 万, 王文龙, 勇 马 申请人:广州粤能电力科技开发有限公司