专利名称：一种指针式仪表的示数识别方法
一种指针式仪表的示数识别方法技术领域
本发明属于人工智能领域，尤其涉及一种指针式仪表的示数识别方法。
背景技术：
指针式仪表在工业生产和日常生活中仍然有着广泛的应用，对于指针式仪表的示 数判读一般都由人工完成，即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。该方法效率低下、劳动强度大，极易造成错误。
为解决此类问题，已经开发出了基于计算机视觉技术的指针式仪表的判读系统。 但是目前的方法存在运算量大、复杂度高、对硬件平台实时性要求的缺点。发明内容
针对背景技术中提到的现有的方法在仪表指针、刻度线位置的识别准确性低，效 率低下等问题，本发明提出了一种指针式仪表的示数识别方法。
一种指针式仪表的示数识别方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤:
步骤1:用摄像头采集仪表表盘图像，传送到计算机存储并显示；
步骤2:用差分法确定指针的回转中心坐标；
步骤3:用区域分割法对仪表表盘图像进行分割，设定表盘的跟踪区域条件为周 长最长，从而得到表盘图像中包含数字、刻度线和指针部分的图像，并对得到的图像进行二 值化；
步骤4:将包含数字、刻度线和指针部分的图像进行极坐标变换；
步骤5:通过在包含数字、刻度线和指针部分的图像中作垂直的直线，得到刻度线 的信息；
步骤6:采用轮廓跟踪方法，以周长最大和面积最小为区域的填充条件，得到只包 含数字信息的图像；
步骤7:对只包含数字信息的图像进行列直线扫描，确定所要识别的数字的区域；
步骤8:依据重心位置、垂直线特征及水平投影操作，得出该数字的特征以确定该 数字的数值；
步骤9:最后通过该数字与之前指针与刻度线的横坐标，计算该指针式仪表的实 际求值。
所述用差分法确定指针的回转中心坐标的具体步骤包括:
步骤201:首先采集一幅原始图像I1(Xj),然后使指针旋转30 45度后，再采集 图像 I2 (χ, y)；
步骤202:对这两幅图像进行减法运算，不同灰度区域的像素置为1，相同灰度的 像素置为O ;
步骤203:通过步骤202得到了去除背景及其它表盘上标识的剪影图像 Δ I (χ, y)，从而确定指针的回转中心。
所述用坐标系变换的过程是:
步骤401:设定步骤3得到的图像为I (X，y)；
步骤402:将步骤401中图像的原点坐标平移至指针的回转中心(X，Y)，对平移后的图像I’ (x-X, y-Y)进行垂直翻转；
步骤403:对翻转后的图像I’’ (-(x-X), y-Y)依据极坐标变换公式进行极坐标变换；所述极坐标变换公式坐标为:
权利要求
1.一种指针式仪表的示数识别方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤:步骤1:用摄像头采集仪表表盘图像，传送到计算机存储并显示；步骤2:用差分法确定指针的回转中心坐标；步骤3:用区域分割法对仪表表盘图像进行分割，设定表盘的跟踪区域条件为周长最长，从而得到表盘图像中包含数字、刻度线和指针部分的图像，并对得到的图像进行二值化；步骤4:将包含数字、刻度线和指针部分的图像进行极坐标变换；步骤5:通过在包含数字、刻度线和指针部分的图像中作垂直的直线，得到刻度线的信息；步骤6:采用轮廓跟踪方法，以周长最大和面积最小为区域的填充条件，得到只包含数字信息的图像；步骤7:对只包含数字信息的图像进行列直线扫描，确定所要识别的数字的区域；步骤8:依据重心位置、垂直线特征及水平投影操作，得出该数字的特征以确定该数字的数值；步骤9:最后通过该数字与之前指针与刻度线的横坐标，计算该指针式仪表的实际求值。
2.根据权利要求1所述的一种指针式仪表的示数识别方法，其特征在于，所述用差分法确定指针的回转中心坐标的具体步骤包括:步骤201:首先采集一幅原始图像I1U, y)，然后使指针旋转30 45度后，再采集图像 I2 (χ, y)；步骤202:对这两幅图像进行减法运算，不同灰度区域的像素置为1，相同灰度的像素置为O ;步骤203:通过步骤202得到了去除背景及其它表盘上标识的剪影图像Λ I (X，y)，从而确定指针的回转中心。
3.根据权利要求1所述的一种指针式仪表的示数识别方法，其特征在于，所述用坐标系变换的过程是:步骤401:设定步骤3得到的图像为I (X，y)；步骤402:将步骤401中图像的原点坐标平移至指针的回转中心(X，Y)，对平移后的图像I’ (x-X, y-Y)进行垂直翻转；步骤403:对翻转后的图像I’’ (-(x-X), y-Y)依据极坐标变换公式进行极坐标变换；所述极坐标变换公式坐标为:
4.根据权利要求1所述的一种指针式仪表的示数识别方法，其特征在于，所述通过在指针式仪表的表盘图像中作垂直的直线，得到刻度线的信息的过程是:步骤501:在步骤3得到的图 像中由上到下作垂直的直线；步骤502:通过垂线和步骤3得到的图像中刻度线重合的数据和刻度线像素点的个数， 得到刻度线的信息。
5.根据权利要求1所述的一种指针式仪表的示数识别方法，其特征在于，所述对只包含数字信息的图像进行列直线扫描，确定待识别的数字的区域的过程为:步骤701:对步骤6的到的只包含数字的图像进行列直线扫描，计算每个数字的中心横坐标CXj ；步骤702:依次比较各个Cxj与指针的回转中心横坐标Xp的距离d，且d= I Cxj-Xp I ；步骤703:满足min(d)且cx/Xp的数字区域，即为待识别的数字的区域。
6.根据权利要求1所述的一种指针式仪表的示数识别方法，其特征在于，所述依据重心位置、垂直线特征及水平投影操作，得出该数字的特征以确定该数字的数值的过程为:步骤801:对待识别的数字的区域的进行归一化，并以中线为基准，将待识别的数字的区域分成上、下两部分，同时设定尺寸大小为MXN，对待识别的数字区域的上、下两部分像素点个数进行统计，计算公式为:
全文摘要
本发明公开了人工智能领域的一种指针式仪表的示数识别方法。其技术方案是，计算机自动获取指针式仪表表盘图像，分割出所需的图像特征区域，并依据重心位置、垂直线特征及水平投影操作，得出该数字的特征以确定该数字的数值，最后通过该数字与之前指针与刻度线的横坐标，计算该指针式仪表的实际求值。本发明提供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及指针和刻度线交点的坐标值，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，提高了读取指针式仪表的示值的效率和准确性；且能够适合多种硬件平台、具有很强的可移植性及稳定性。
文档编号G06K9/46GK103207987SQ20131006255
公开日2013年7月17日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者魏振华, 张乐, 宋士波, 周宏 , 林洁, 董书元, 任李懋, 闫晓元, 乔建强, 郭立燕, 徐彦杰 申请人:华北电力大学