一种水表梅花针转速检测方法及水表梅花针与流程

1.本发明涉及水表校验，具体涉及一种水表梅花针转速检测方法及水表梅花针。


背景技术：

2.水表广泛用于自来水、热力、化工等行业，生产水表的企业需要对水表的示值误差按照相关计量部门制定的规程进行性能检定。国家计量检定规程规定，对水表必需要进行公称流量、分界流量、最小流量等三个流量点误差检定。
3.基于视频算法对水表梅花针的转速进行检测，是一种常见的水表出厂前的转速校验方法，可以用来验证水表字轮的转动是否准确。但是，该方法对摄像头的帧率要求较高，一般需要帧率达到300fps的摄像头，才能准确捕获梅花针的细微转动变化；与之矛盾的是，摄像头的帧率越高，成本越高。如果摄像头的帧率不能满足要求，将导致拍摄图像记录过程中，出现梅花针转动的错漏，影响转动数据的统计。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种水表梅花针转速检测方法及水表梅花针，能够有效克服现有技术所存在的检测成本较高、适用范围较窄的缺陷。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
8.一种水表梅花针转速检测方法，包括以下步骤：
9.s1、将水表、摄像头固定安装于合适位置，并调整梅花针在屏幕中的位置；
10.s2、对摄像头采集的图像进行进行图像处理，并在处理后的图像中对梅花针的实际中心点进行定位；
11.s3、以梅花针的实际中心点为圆心绘制检测环，基于检测环对梅花针上的尖头瓣以及尖头瓣上的尖头顶点进行检测定位；
12.s4、根据各采集图像中尖头顶点的方位计算梅花针在一段时间内转过的总圈数。
13.优选地，s3中以梅花针的实际中心点为圆心绘制检测环，包括：
14.以梅花针的实际中心点为圆心，并参考最小外接圆绘制内检测圆，内检测圆与最小外接圆之间的区域即为检测环。
15.优选地，所述内检测圆的半径为最小外接圆半径的3/4。
16.优选地，s3中基于检测环对梅花针上的尖头瓣以及尖头瓣上的尖头顶点进行检测定位，包括：
17.s31、利用检测环对包含梅花针的前景区域进行过滤，仅保留检测环内部图像；
18.s32、针对检测环内部图像中梅花针上的尖头瓣、宽头瓣的所在区域进行像素计算，像素数目最少的部分为尖头瓣所在区域；
19.s33、提取尖头瓣所在区域的外部轮廓，距离梅花针的实际中心点最远的点为尖头
瓣上的尖头顶点。
20.优选地，s4中根据各采集图像中尖头顶点的方位计算梅花针在一段时间内转过的总圈数，包括：
21.s41、计算各采集图像中尖头瓣上的尖头顶点与梅花针的实际中心点之间连线的角度angle1、angle2、
…
、angle
n
；
22.s42、计算每相邻两帧图像中梅花针的转动角度δ
n
＝angle
n
‑
angle
n
‑1；
23.s43、计算该段时间内梅花针的总转动角度并基于总转动角度计算梅花针在一段时间内转过的总圈数。
24.优选地，s1中调整梅花针在屏幕中的位置，包括：
25.对摄像头进行调节，使得梅花针中心点位于屏幕中心处。
26.优选地，s2中对摄像头采集的图像进行进行图像处理，包括：
27.对摄像头采集图像进行二值化处理，将梅花针的黑色部分以前景区域提取出来，并使得背景变成黑色。
28.优选地，s2中在处理后的图像中对梅花针的实际中心点进行定位，包括：
29.对包含梅花针的前景区域提取轮廓点，并针对所有轮廓点找出最小外接圆，最小外接圆的圆心即为梅花针的实际中心点。
30.一种水表梅花针，所述梅花针包括梅花针本体，以梅花针本体为基础向外延伸的多个宽头瓣，以及以梅花针本体为基础向外延伸的用于定位的一个尖头瓣。
31.优选地，所述宽头瓣的外侧轮廓与尖头瓣上的尖头顶点均在最小外接圆上。
32.(三)有益效果
33.与现有技术相比，本发明所提供的一种水表梅花针转速检测方法及水表梅花针，具有以下有益效果：
34.1)基于对水表梅花针形状的优化设计，大幅降低了对摄像头的帧率要求，从而有效降低了检测成本，并扩大了适用范围；
35.2)通过对梅花针的实际中心点进行定位，以梅花针的实际中心点为圆心绘制检测环，基于检测环对梅花针上的尖头瓣以及尖头瓣上的尖头顶点进行检测定位，根据各采集图像中尖头顶点的方位计算梅花针在一段时间内转过的总圈数，能够实现对梅花针转速的精确检测；
36.3)能够集成到摄像水表等智能水表中，实现了水表的自检，有效提高水表读数的可信度，并且进一步扩大了适用范围。
附图说明
37.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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本发明的流程示意图；
39.图2为本发明中水表梅花针的结构示意图；
40.图3为本发明中以梅花针的实际中心点为圆心绘制检测环的示意图。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
42.一种水表梅花针转速检测方法及水表梅花针，如图1至图3所示，s1、将水表、摄像头固定安装于合适位置，并调整梅花针在屏幕中的位置。
43.其中，调整梅花针在屏幕中的位置，包括：
44.对摄像头进行调节，使得梅花针中心点位于屏幕中心处。
45.通过调整摄像头的角度，使得梅花针中心点位于图中屏幕十字架中心点处，这样后续图像处理才能正常进行。
46.本技术技术方案中，梅花针的转速一般不会超过15圈/s，在摄像头的帧率为30fps情形下，可以保证梅花针转一圈的过程中，至少有两张图像会被拍摄下来，这样就不会存在梅花针转一圈而没有被监测到的情况发生，不会出现统计时的错漏。
47.s2、对摄像头采集的图像进行进行图像处理，并在处理后的图像中对梅花针的实际中心点进行定位。
48.其中，对摄像头采集的图像进行进行图像处理，包括：
49.对摄像头采集图像进行二值化处理，将梅花针的黑色部分以前景区域提取出来，并使得背景变成黑色。
50.其中，在处理后的图像中对梅花针的实际中心点进行定位，包括：
51.对包含梅花针的前景区域提取轮廓点，并针对所有轮廓点找出最小外接圆，最小外接圆的圆心即为梅花针的实际中心点。
52.本技术技术方案中，梅花针的实际颜色为黑色，水表表盘的背景实际为白色。
53.s3、以梅花针的实际中心点为圆心绘制检测环，基于检测环对梅花针上的尖头瓣以及尖头瓣上的尖头顶点进行检测定位。
54.如图3所示，以梅花针的实际中心点为圆心绘制检测环，包括：
55.以梅花针的实际中心点为圆心，并参考最小外接圆绘制内检测圆(内检测圆的半径为最小外接圆半径的3/4)，内检测圆与最小外接圆之间的区域即为检测环。
56.其中，基于检测环对梅花针上的尖头瓣以及尖头瓣上的尖头顶点进行检测定位，包括：
57.s31、利用检测环对包含梅花针的前景区域进行过滤，仅保留检测环内部图像；
58.s32、针对检测环内部图像中梅花针上的尖头瓣、宽头瓣的所在区域进行像素计算，像素数目最少的部分为尖头瓣所在区域；
59.s33、提取尖头瓣所在区域的外部轮廓，距离梅花针的实际中心点最远的点为尖头瓣上的尖头顶点。
60.s4、根据各采集图像中尖头顶点的方位计算梅花针在一段时间内转过的总圈数，具体包括：
61.s41、计算各采集图像中尖头瓣上的尖头顶点与梅花针的实际中心点之间连线的角度angle1、angle2、
…
、angle
n
；
62.s42、计算每相邻两帧图像中梅花针的转动角度δ
n
＝angle
n
‑
angle
n
‑1；
63.s43、计算该段时间内梅花针的总转动角度并基于总转动角度计算梅花针在一段时间内转过的总圈数。
64.本技术技术方案中，计算出梅花针在一段时间内转过的总圈数后，通过与水表字轮的转动量进行比较，就能够知晓水表读数是否准确。
65.一种水表梅花针，如图2所示，梅花针包括梅花针本体，以梅花针本体为基础向外延伸的多个宽头瓣，以及以梅花针本体为基础向外延伸的用于定位的一个尖头瓣。
66.宽头瓣的外侧轮廓与尖头瓣上的尖头顶点均在最小外接圆上。
67.本技术技术方案中，为了适配上述水表梅花针转速检测方法，在此提出了一种水表梅花针结构，其与现有梅花针的区别在于：以梅花针本体为基础向外延伸的用于定位的一个尖头瓣。尖头瓣的设置便于后续检测算法在各采集图像中对梅花针进行定位，进而计算梅花针在一段时间内转过的总圈数。
68.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。