专利名称：一种计量表读数采集方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及计量领域，特别涉及一种计量表读数采集方法及装置。
背景技术：
目前，住户所使用的计量表大多数为机械计量表。机械计量表读数的采集，主要通过人工入户采集实现。而人工入户采集读数，不仅耗费大量人工，而且在业主不在家时也无法实现采集。在现有技术中，为了解决上述人工入户采集计量表读数的问题，提出以下两种自动采集方式:脉冲计量型的自动采集方式:该采集方式需要将计量表具拆开后装入磁性元件，再在表具外对应位置安装磁敏传感器如霍尔、干簧管等，通过读取传感器感应到的信号实现自动采集；直读型的自动采集方式:该采集方式需要定制表内字轮，将字轮的机械位置转换成电信号，通过读取该电信号实现自动采集。但是，上述两种自动采集读数的方式需要采用特定的计量表具才能实现，对既有已安装的计量表不适用，因此，实际无法得到广泛应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种计量表读数采集方法及装置以实现自动采集读数且无需采用特定的计量表具的目的。在本发明实施方式的第一方面中，提供了一种计量表读数采集方法，该方法可以包括:采集计量表读数区域的读数图像；提取该读数图像的图像特征；将该读数图像的图像特征与读数模板的图像特征进行匹配，其中，该读数模板至少包括一个连续字符模板，该连续字符模板为一个呈现计量表读数N个字符的图像，N ^ 2 ；所述将该读数图像的图像特征与该连续字符模板进行匹配包括:从该连续字符模板中的匹配位置为起始位置朝向预定方向提取预设尺寸图像的图像特征，获得匹配位置的图像特征，其中，该连续字符模板中的匹配位置至少包括所述N个字符的位置，每个匹配位置均与一个已知字符对应；将读数图像的图像特征与匹配位置的图像特征进行匹配；将匹配度最高的匹配位置对应的已知字符作为与该读数图像匹配的已知字符；
返回与读数图像匹配的已知字符。在本发明实施方式的第二方面中，提供了一种计量表读数采集装置，该装置可以包括:
图像采集器:用于采集计量表读数区域的读数图像；与图像采集器相连的图像处理器:包括图像特征提取模块和模板匹配模块；其中图像特征提取模块:用于提取该读数图像的图像特征；其中模板匹配模块:用于将该读数图像的图像特征与读数模板的图像特征进行匹配，其中，该读数模板至少包括一个连续字符模板，该连续字符模板为一个呈现计量表读数N个字符的图像，N > 2，所述将该读数图像的图像特征与该连续字符模板进行匹配包括:从该连续字符模板中的匹配位置为起始位置朝向预定方向提取预设尺寸图像的图像特征，获得匹配位置的图像特征，其中，该连续字符模板中的匹配位置至少包括所述N个字符的位置，每个匹配位置均与一个已知字符对应，将读数图像的图像特征与匹配位置的图像特征进行匹配，将匹配度最高的匹配位置对应的已知字符作为与该读数图像匹配的已知字符；与图像处理器相连的存储器:用于存储读数模板；与图像处理器相连的读数反馈器:用于返回与读数图像匹配的已知字符。可见本发明具有如下有益效果:由于本发明通过采集计量表读数区域的读数图像，将该读数图像的图像特征与读数模板的图像特征进行匹配，返回匹配成功的字符实现自动读取计量表读数的目的，可见，在整个计量表读数采集过程中的处理，对计量表具本身没有特殊要求，因此，本发明实现的计量表读数自动采集方法无需采用特定的计量表具；而且，本发明根据计量表读数有多个不同字符的特点，提供一种新的连续字符模板，该模板为一个呈现计量表读数N个字符的图像，具有多个匹配位置，至少包括所述N个字符的位置，每个匹配位置均与一个已知字符对应，在进行匹配时，从中提取匹配位置的图像的图像特征与读数图像进行匹配，因此，该连续字符模板相当于一模板对应多已知字符，仅一个连续字符模板即可完成与包含不同字符的读数图像的匹配，达到节省内存的目的，使本发明在低内存处理器上得以实现。
图1是本发明提供的一方法实施例的流程图；图2是本发明提供的一种连续字符模板示意图；图3是本发明提供的一实施例涉及的矩形识别区域的示意图；图4是本发明提供的一实施例涉及的读数图像示意图；图5是本发明提供的一实施例涉及的空白识别区域示意图；图6是本发明提供的另一方法实施例的流程图；图7是本发明提供的一装置实施例的组成图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明实施例作进一步详细的说明。参见图1，为本发明提供的一种计量表读数采集方法的流程图。如图所示该方法可以包括:S110、采集计量表读数区域的读数图像；
S120、提取该读数图像的图像特征；S130、将该读数图像的图像特征与读数模板的图像特征进行匹配，其中，该读数模板至少包括一个连续字符模板，该连续字符模板为一个呈现计量表读数N个字符的图像，N ^ 2 ；S140、所述将该读数图像的图像特征与该连续字符模板进行匹配包括:S141、从该连续字符模板中的匹配位置为起始位置朝向预定方向提取预设尺寸图像的图像特征，获得匹配位置的图像特征，其中，该连续字符模板中的匹配位置至少包括所述N个字符的位置，每个匹配位置均与一个已知字符对应；
S142、将读数图像的图像特征与匹配位置的图像特征进行匹配；S143、将匹配度最高的匹配位置对应的已知字符作为与该读数图像匹配的已知字符；S150、返回与读数图像匹配的已知字符。应用上述方法实施例，可以在计量表表盘上方合适位置安装图像采集器以采集计量表读数区域的读数图像，由于上述方法实施例通过采集计量表读数区域的读数图像，将该读数图像的图像特征与读数模板的图像特征进行匹配，返回与读数图像匹配的已知字符实现自动采集计量表读数的目的，可见，在整个计量表读数采集过程中，对计量表具本身没有特殊要求，因此，本发明实现的计量表读数自动采集方法无需采用特定的计量表具。而且，由于传统的模板为一模板对应一已知字符，而计量表有多个不同字符，且一般计量表最末一位读数在拍摄过程中可能出现连续转动使读数图像中的读数呈现两个字符的中间状态，导致传统的模板匹配方法需要非常多数目的单字符模板和代表中间状态的单字符模板才能完成与计量表的读数图像的匹配，进而产生大量读数模板占用内存，因此，为了降低内存的占用，本发明提出一种新的连续字符模板，该连续字符模板区别于现有技术的单字符模板，该模板为一个呈现计量表读数N个字符的图像，具有多个匹配位置，至少包括所述N个字符的位置，每个匹配位置均与一个已知字符对应，在进行匹配时，从中提取匹配位置的图像的图像特征与读数图像进行匹配，将匹配度最高的匹配位置对应的已知字符作为与读数图像匹配的已知字符，因此，本发明提出的连续字符模板相当于一模板对应多已知字符，与该连续字符模板匹配的方法可以仅采用一个连续字符模板即可完成与计量表的包含不同字符的读数图像的匹配，达到节省内存的目的，使本发明在低内存处理器上得以实现。其中，该连续字符模板中的N个字符可以采取任何方式排布，当然，优选方式为该连续字符模板的N个字符在图像中逐个间隔预定行像素按照读数连续变化顺序沿直线排布，该实施方式尤其适于对呈现两个字符的中间状态的读数图像的匹配。例如，如图2所示的连续字符模板，该连续字符模板可以包括一个呈现计量表读数O - 9数字字符的图像，其中，O - 9数字字符在该图像中逐个间隔预定行像素按照字轮转动顺序沿与水平垂直的方向排布，其中，该连续字符模板可以预先通过以下方法获得:采集计量表读数各个字符的灰度直方图，例如，采集计量表的O到9这10个字符的灰度直方图；将各个字符的灰度直方图各自归一化至标准尺寸，例如，12*18 ；将各个字符的灰度直方图逐个间隔预定行黑色像素按照转动顺序沿与水平垂直的方向拼接为一个图像，例如，最终拼接为高度为18XN+KX9的样本图像，其中N为计量表读数字符的个数，K为预定行黑色像素行数。需要说明的是，在本发明中读数模板也可以包括单一字符模板，匹配方法也可以采用支持向量机(SVM)字符分类匹配算法等传统方法进行匹配，对此，本发明并不进行限制，例如:在本发明具体实施时，可以至少将读数图像中呈现的最后一位字符识别区域与该连续字符模板匹配，其他字符识别区域可以与传统的单一字符模板匹配；或者，也可以将读数图像中所有的字符识别区域均与该连续字符模板匹配，具体根据实际需要进行实施。为了采集到符合质量要求的读数图像，在采集计量表读数区域的读数图像之前，还可以通过SCCB协议对图像采集器进行相关设置，例如:设置采样窗口为标准尺寸，设置时钟分频参数，设置图像锐度，设置输出图像格式等等。当然，还可以结合具体实施需要通过其他总线对图像采集器进行设置，具体配置的内容也可以结合具体实施需要进行设置，对此，本发明并不进行限制。针对远程采集计量表读数的需要，所述返回与读数图像匹配的已知字符可以通过通信总线返回到远程控制中心。由于本发明通过采集计量表读数区域的读数图像进行读数识别，因此，不排除由于读数图像不满足识别要求，存在匹配失败的情况，因此，本发明还可以将该读数图像发送到远程控制中心以便于进行远程人工识别或者其他处理，具体实现为:如果匹配失败，将该读数图像压缩为JPEG格式的图像通过通信总线返回到远程控制中心。在本发明具体实施时，如果采集到的读数图像符合要求，则在采集到读数图像之后，可以直接提取该读数图像的图像特征。在本发明一优选实施例中，考虑到提高读数图像质量和降低内存的需要，提出对采集到的读数图像进一步执行预处理使其质量和大小符合实际实施需要，例如，该预处理可以包括:采用中置滤波及拉普拉斯锐化算子对读数图像进行降噪处理以改善读数图像质量;提取读数图像的灰度直方图作为更新的读数图像以降低读数图像大小。下面，针对本发明为了提高识别精度及降低内存所提出的几个优选实施例进行详细介绍:(实施例一)由于读数图像受实际拍摄环境影响，其读数图像可能不仅呈现读数，还可能呈现其他背景干扰，因此，精确确定读数图像的识别区域以排除背景干扰尤为重要。计量表呈现的读数通常为若干个有一定间隔的数字字符，本发明根据数字字符的特征，通过确定各个读数的识别区域提高识别精度，例如，在该实施例中，步骤S120提取读数图像的图像特征可以包括:S121、从读数图像中提取出符合单个字符特征的各个区域作为各个单个字符的识别区域；S122、提取各个单个字符的识别区域的图像特征。本发明具体实施时，从读数图像中提取符合单个字符特征的区域可以通过从读数图像中提取各个字符的预设固定位置的区域实现，也可以通过从读数图像中提取符合单个字符特征的连通区域实现，对此，本发明并不进行限制。下面，对通过提取连通区域获得识别区域的实现方法进行详细介绍，例如，该S121步骤可以包括:S121a、提取读数图像中的连通区域，例如，具体可以采用递归标记算法、逐行标记算法或者并查结构算法等算法提取连通区域，在本发明中并不进行限制。考虑到降低内存占用的需要，本发明优选采用8-邻域的递归标记算法实现连通区域的提取；S121b、根据连通区域的像素集合的边界形成的图形，获得该连通区域对应的区域；S121C、判断连通区域对应的区域是否符合单个字符特征；S121d、如果是，将该符合单个字符特征的区域作为单个字符的识别区域。需要说明的是，其中，单个字符特征可以是标准单个字符面积占读数图像面积的比例阈值范围，也可以是标准单个矩形字符的长宽比例阈值范围，或者其他任意可以确定是单个字符的特征，对此本发明并不进行限制。例如，单个字符特征可以是标准单个矩形字符的长宽比例阈值范围，则:步骤S121b根据连通区域的像素集合的边界形成的图形获得该连通区域对应的区域具体可以为:根据与连通区域的像素集合的边界相切的行和列相交形成的矩形，获得该连通区域对应的矩形区域；例如，参见图3所示，显示黑色的连通区域301和连通区域302为采用8_邻域的递归标记算法提取出的连通区域，与连通区域301边界相切的行和列相交形成的矩形区域为矩形区域310、与连通区域302边界相切的行和列相交形成的矩形区域为矩形区域320 ；步骤S121c判断连通区域对应的矩形区域是否符合单个字符特征的具体实现可以为:计算该连通区域对应的矩形区域的长宽比例；判断该矩形区域的长宽比例是否在预设比例阈值范围内，例如，预设比例阈值范围可以设为
区间内；如果是，则该连通区域对应的矩形区域符合单个字符特征。实际上，由于拍摄条件影响，采集到的读数图像呈现的读数实际有可能小于半个字符，例如图4所示的读数图像中呈现的最后一位读数小于半个字符，由于在该实施例中将长宽比例在
区间内的矩形区域作为读数图像中的识别区域，因此读数图像中的识别区域将不包含该字符，为了不影响识别出的读数的位数，还可以在该位置加入空白识别区域占位，因此，在该实施例中，还可以包括以下步骤:计算符合单个字符特征的区域中相邻区域的距离，例如，可以将符合单个字符特征的矩形区域按特定顶点的横坐标进行排序，其中，特定顶点可以为例如横纵坐标均为最小值的顶点，通过计算横坐标相邻的矩形区域的特定顶点横坐标之差，计算出相邻矩形区域的距离；根据相邻区域的距离计算所有符合单个字符特征的区域的间隔均值；判断符合单个字符特征的区域中，第一区域距与其相邻的第二区域之间的距离是否大于所述间隔均值两倍或两倍以上，如果是，在该第一区域与第二区域之间补入空白识别区域，例如，距离大于间隔均值N倍，则在该第一矩形区域与第二矩形区域之间的非矩形区域补入N-1个空白识别区域，该空白识别区域的长度与宽度可以取所有符合单个字符特征的矩形区域的长度与宽度的均值；判断与读数图像边界相邻的符合单个字符特征的区域距读数图像边界的距离是否大于所述间隔均值两倍或两倍以上，如果是，在该区域与读数图像边界之间补入空白识别区域。例如，如图4所示的读数图像，所提取的连通区域的像素集合的边界对应的矩形区域如图5所示的501到504，在判断出矩形区域504距读数图像边界大于间隔均值两倍时，补入空白识别区域505。另外，考虑到步骤S120从读数图像中提取出符合单个字符特征的区域作为识别区域时，可能出现一定错误，尤其对于读数图像中呈现两个字符的中间状态的字符，提取到的识别区域可能仅为其中一个字符所在的区域，而另一个字符可能被视为干扰排除掉，因此，为了降低识别区域提取错误，本发明提出对提取出的识别区域进行扩展以降低错误率。具体地，例如，在步骤S121从读数图像中提取出符合单个字符特征的各个识别区域之后，在步骤S122提取各个识别区域的图像特征之前，还可以包括:针对每个单个字符的识别区域执行以下扩展步骤获得该单个字符的M个识别区域；相应地，步骤S122可以为提取每单个字符对应的M个识别区域的图像特征；步骤S130可以为将每单个字符对应的M个识别区域的图像特征与读数模板的图像特征进行匹配；步骤S140可以为针对每单个字符，返回其M个识别区域中与读数模板的图像特征匹配度最高的已知字符。所述扩展步骤包括:根据该单个字符的识别区域在读数图像中的位置，将识别区域扩大预设调整尺寸，从读数图像中获得扩大后的识别区域，例如，假定某一单个字符的识别区域为一个矩形区域，其特定对角线两端的顶点坐标为(L，T)和(R，B)，其中L和R为横坐标，T和B为纵坐标，根据该识别区域在读数图像中的位置，可以将该矩形识别区域的边长扩大原矩形区域的二分之一，假设坐标系为横轴正方向为水平向右，纵轴正方向为垂直向下，则将该识别区域扩大后获得的矩形识别区域的特定对角线两端的顶点坐标为(L -w/4，T -h/2)和(R+w/4，B+h/2)，其中w=R - L为矩形宽度，h=B - T为矩形高度；根据预设的M个不同的预设字符尺寸，从扩大后的识别区域内，提取M个相应预设字符尺寸的识别区域作为该单个字符的M个识别区域。例如，预设的M个预设字符尺寸为(w，h) (w，h+1) (w -1, h) (w -1, h -1) (w+1, h) (w+1, h+1)这 6 个预设尺寸,从扩大后的识别区域内，提取6个相应大小的识别区域作为该单个字符的识别区域。而且，在提取该M个相应尺寸的识别区域后，还可以通过将识别区域归一化为标准尺寸再提取图像特征以提高识别率。(实施例二)首先，对步骤S130将读数图像的图像特征与连续字符模板的图像特征进行匹配的具体实现进行详细介绍，例如，步骤S140可以包括:提取连续字符模板中的所有匹配位置；从各个匹配位置为起始位置朝向预定方向提取出预设尺寸图像的图像特征，获得各个匹配位置的图像特征；将读数图像的图像特征分别与各个匹配位置的图像特征进行匹配；将匹配度最高的匹配位置对应的已知字符作为与该读数图像匹配的字符。其中，所述提取连续字符模板中的所有匹配位置具体可以通过从连续字符模板的原点位置开始按照预设偏移量逐步偏移，将每步偏移到的位置提取为匹配位置，直至偏移到连续字符模板的终点位置实现所有匹配位置的提取。在对读数图像中最后一位连续字符进行匹配识别时，该预设偏移量越小识别精度越高，对于其他字符的识别，该预设偏移量可以预设为单个字符标准高度大小。其次，考虑到读数图像的图像特征可能与一个以上的匹配位置的图像特征有高匹配度，其匹配度的差别小于预设的匹配差别阈值，例如，由于图像采集过程中的一些干扰及计量表表盘表面的污损，导致读数图像中识别区域的图像特征与连续字符模板中匹配度最高和次高的2个匹配位置的匹配度差别很小，小于一定阈值，为了获得更加准确的匹配结果，还可以对匹配度相近的匹配位置进行二次匹配运算，根据二次匹配运算的结果从中选择出与该读数图像匹配成功的匹配位置。(实施例三)根据降低成本的实际需要，为了能够在低内存处理器上得以实施，该实施例结合上述优选实施例，提出本发明方法下述优选实施例，如图6所示，本发明方法可以实施为:S610、采集计量表读数区域的读数图像；S611、提取读数图像的灰度直方图作为更新的读数图像；S620、从读数图像中提取出一个尚未提取过且符合单个字符特征的区域作为单个字符的识别区域；S621、提取该单个字符的识别区域的图像特征；S630、提取连续字符模板中的一个未提取过的匹配位置，其中每个匹配位置均与一个已知字符对应；S631、从该匹配位置为起始位置朝向预定方向提取出预设尺寸图像的图像特征，获得该匹配位置的图像特征；S632、将该单个字符的识别区域的图像特征与该匹配位置的图像特征进行匹配，获得该匹配位置的匹配度；S633、判断是否已提取到连续字符模板的最后一个匹配位置，如果否，重新进入步骤 S630 ；S634、如果是，将该单个字符对应的识别区域与各个匹配位置进行匹配获得的匹配度进行比较，将匹配度最高的匹配位置对应的已知字符作为匹配成功的已知字符；S635、判断是否已提取到最后一个符合单个字符特征的区域；S636、如果否，将连续字符模板的匹配位置设置为未提取状态，重新进入步骤S620 ；S640、如果是，返回匹配成功的已知字符，结束流程。在该实施例中，由于将读数图像中符合单个字符特征的识别区域进行单个字符的识别，即识别出一个字符后再进行下一字符识别，从而在字符识别过程中产生的中间数据所占用的内存可以在下一字符识别开始之前释放，进而可以在下一字符识别过程中复用该释放的内存，达到降低内存占用的目的。而且，本发明还提出以下内存排布方法，例如:其中，采集计量表读数区域的读数图像具体可以采集30*240大小的读数图像；还可以通过PPI接口将读数图像传输至60*240大小的第一缓存区；在传输结束后，提取30*240大小的读数图像的纵轴分量，每隔4行采样，获得30*60大小的读数图像，释放第一缓存区，将30*60大小的读数图像存储于该第一缓存区的第一分区；还可以将存储于该第一分区的读数图像处理为30*60大小的灰度直方图获得的
二值图像存储于该第一缓存区的第二分区；其中，从读数图像中提取出的符合单个字符特征的一个识别区域的图像可以存储于该第一缓存区的第三分区，还可以将该识别区域归一化为12*18大小的识别区域后，存储于该第一缓存区的第四分区；还可以将从连续字符模板中提取出的预设尺寸的图像归一化为12*18大小的图像存储于该第一缓存区的第五分区，其中该连续字符模板可以存储于第二缓存区；其中，获得的匹配度可以存储于该第一缓存区的第六分区。另外，为了远程人工识别准备的JPEG图像可以存储于第三缓存区，实施上述方法实施例的处理器内部变量可以存储于第四缓存区。例如:整体 内存排布情况可以如下表所示:
权利要求
1.一种计量表读数采集方法，其特征在于，包括: 采集计量表读数区域的读数图像； 提取该读数图像的图像特征； 将该读数图像的图像特征与读数模板的图像特征进行匹配，其中，该读数模板至少包括一个连续字符模板，该连续字符模板为一个呈现计量表读数N个字符的图像，N ^ 2 ；所述将该读数图像的图像特征与该连续字符模板进行匹配包括: 从该连续字符模板中的匹配位置为起始位置朝向预定方向提取预设尺寸图像的图像特征，获得匹配位置的图像特征，其中，该连续字符模板中的匹配位置至少包括所述N个字符的位置，每个匹配位置均与一个已知字符对应； 将读数图像的图像特征与匹配位置的图像特征进行匹配； 将匹配度最高的匹配位置对应的已知字符作为与该读数图像匹配的已知字符； 返回与读数图像匹配的已知字符。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取读数图像的图像特征包括: 从读数图像中提取出符合单个字符特征的各个区域作为各个单个字符的识别区域； 提取各个单个字符的识别区域的图像特征。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从读数图像中提取出符合单个字符特征的区域作为单个字符的识别区域包括: 提取读数图像中的连 通区域； 根据连通区域的像素集合的边界形成的图形，获得该连通区域对应的区域； 判断连通区域对应的区域是否符合单个字符特征； 如果是，将该符合单个字符特征的区域作为单个字符的识别区域。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据连通区域的像素集合的边界形成的图形获得该连通区域对应的区域的具体根据与连通区域的像素集合的边界相切的行和列相交形成的矩形，获得该连通区域对应的矩形区域； 所述判断连通区域对应的矩形区域是否符合单个字符特征的具体实现为: 计算该连通区域对应的矩形区域的长宽比例； 判断该矩形区域的长宽比例是否在预设比例阈值范围内； 如果是，则该连通区域对应的矩形区域符合单个字符特征。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设比例阈值范围为
。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括: 计算符合单个字符特征的区域中相邻区域的距离； 根据相邻区域的距离计算所有符合单个字符特征的区域的间隔均值； 判断符合单个字符特征的区域中，第一区域距与其相邻的第二区域之间的距离是否大于所述间隔均值两倍或两倍以上，如果是，在该第一区域与第二区域之间补入空白识别区域； 判断与读数图像边界相邻的符合单个字符特征的区域距读数图像边界的距离是否大于所述间隔均值两倍或两倍以上，如果是，在该区域与读数图像边界之间补入空白识别区域。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在提取各个识别区域的图像特征之前，还包括针对每个单个字符的识别区域执行以下扩展步骤获得该单个字符的M个识别区域； 所述扩展步骤包括: 根据该单个字符的识别区域在读数图像中的位置，将识别区域扩大预设调整尺寸，从读数图像中获得扩大后的识别区域； 根据M个不同的预设字符尺寸，从扩大后的识别区域内，提取M个相应预设字符尺寸的识别区域作为该单个字符的M个识别区域。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将读数图像的图像特征与连续字符模板的图像特征进行匹配包括: 提取连续字符模板中的所有匹配位置； 从各个匹配位置为起始位置朝向预定方向提取出预设尺寸图像的图像特征，获得各个匹配位置的图像特征； 将读数图像的图像特征分别与各个位置的图像特征进行匹配； 将匹配度最高的匹配位置对应的已知字符作为与该读数图像匹配的字符。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述提取读数图像的图像特征的步骤包括: 从读数图像中提取出一个尚未提取过且符合单个字符特征的区域作为单个字符的识别区域； 提取该单个字符的识别区域的图像特征； 所述将读数图像的图像特征与读数模板的图像特征进行匹配的步骤包括: 提取连续字符模板中的一个未提取过的匹配位置，其中每个匹配位置均与一个已知字符对应； 从该匹配位置为起始位置朝向预定方向提取出预设尺寸图像的图像特征，获得该匹配位置的图像特征； 将该单个字符的识别区域的图像特征与该匹配位置的图像特征进行匹配，获得该匹配位置的匹配度； 判断是否已提取到连续字符模板的最后一个匹配位置； 如果否，重新进入所述将读数图像的图像特征与读数模板的图像特征进行匹配的步骤； 如果是，将该单个字符的识别区域与各个匹配位置进行匹配获得的匹配度进行比较，将匹配度最高的匹配位置对应的已知字符作为匹配成功的已知字符； 判断是否已提取到最后一个符合单个字符特征的区域； 如果否，将连续字符模板的匹配位置设置为未提取状态，重新进入所述提取读数图像的图像特征的步骤；如果是，返回匹配成功的已知字符，结束流程。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于， 所述采集计量表读数区域的读数图像具体采集30*240大小的读数图像； 还通过PPI接口将读数图像传输至60*240大小的第一缓存区； 在传输结束后，提取读数图像的纵轴分量，每隔4行采样，获得30*60大小的读数图像，释放第一缓存区，将30*60大小的读数图像存储于该第一缓存区的第一分区；还将读数图像处理为30*60大小的灰度直方图获得的二值图像存储在第一缓存区的第二分区； 其中所述提取出的一个识别区域图像存储于该第一缓存区的第三分区，还将该识别区域归一化为12*18大小的图像后，存储于该第一缓存区的第四分区； 还将从连续字符模板中提取出的预设尺寸的图像归一化为12*18大小的图像存储于该第一缓存区的第五分区，其中该连续字符模板存储于第二缓存区； 其中，获得的匹配度存储于第一缓存区的第六分区。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述返回匹配结果通过通信总线返回到远程控制中心。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 如果匹配失败，将该读数图像压缩为JPEG格式的图像通过通信总线返回到远程控制中心。
13.—种计量表读数采集装置，其特征在于，包括: 图像采集器:用于采集计量表读数区域的读数图像； 与图像采集器相连的图像处理器:包括图像特征提取模块和模板匹配模块； 其中图像特征提取模块:用于提取该读数图像的图像特征； 其中模板匹配模块:用于将该读数图像的图像特征与读数模板的图像特征进行匹配，其中，该读数模板至少包括一个连续字符模板，该连续字符模板为一个呈现计量表读数N个字符的图像，N ^ 2，所述将该读数图像的图像特征与该连续字符模板进行匹配包括:从该连续字符模板中的匹配位置为起始位置朝向预定方向提取预设尺寸图像的图像特征，获得匹配位置的图像特征，其中，该连续字符模板中的匹配位置至少包括所述N个字符的位置，每个匹配位置均与一个已知字符对应，将读数图像的图像特征与匹配位置的图像特征进行匹配，将匹配度最高的匹配位置对应的已知字符作为与该读数图像匹配的已知字符；与图像处理器相连的存储器:用于存储读数模板； 与图像处理器相连的读数反馈器:用于返回与读数图像匹配的已知字符。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述图像特征提取模块包括区域提取单元和区域特征提取单元； 其中，区域提取单元:用于从读数图像中提取出符合单个字符特征的各个区域作为各个单个字符的识别区域； 其中，区域特征提取单元:用于提取各个单个字符的识别区域的图像特征。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述区域提取单元包括连通区域提取子单元、区域初选子单元和区域确认子单元； 其中，连通区域提取子单元:用于提取读数图像中的连通区域； 其中，区域初选子单元:用于根据连通区域的像素集合的边界形成的图形，获得该连通区域对应的区域； 其中，区域确认子单元:用于判断连通区域对应的区域是否符合单个字符特征，如果是，将该符合单个字符特征的区域作为单个字符的识别区域。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述区域初选子单元:用于根据与连通区域的像素集合的边界相切的行和列相交形成的矩形，获得该连通区域对应的矩形区域；其中，区域确认子单元:用于计算该连通区域对应的矩形区域的长宽比例，判断该矩形区域的长宽比例是否在预设比例阈值范围内，如果是，则该连通区域对应的矩形区域符合单个字符特征。
17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述区域提取单元还包括区域补选子单元:用于计算符合单个字符特征的区域中相邻区域的距离，根据相邻区域的距离计算所有符合单个字符特征的区域的间隔均值，判断符合单个字符特征的区域中，第一区域距与其相邻的第二区域之间的距离是否大于间隔均值两倍或两倍以上，如果是，在该第一区域第二区域之间补入空白识别区域；判断与读数图像边界相邻的符合单个字符特征的区域距读数图像边界的距离是否大于所述间隔均值两倍或两倍以上，如果是，在该区域与读数图像边界之间补入空白识别区域。
18.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，其中区域提取单元还包括扩展子单元； 所述扩展子单元:用于针对每个单个字符的识别区域执行以下扩展步骤获得该单个字符的M个识别区域，所述扩展步骤包括:根据该单个字符的识别区域在读数图像中的位置，将识别区域扩大预设调整尺寸，从读数图像中获得扩大后的识别区域，根据M个不同的预设字符尺寸，从扩大后的识别区域内，提取M个相应预设字符尺寸的识别区域作为该单个字符的M个识别区域。
19.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述模板匹配模块包括匹配位置提取单元、匹配位置图像提取单元、匹配位置特征提取单元和匹配位置匹配单元； 其中，匹配位置提取单元:用于从存储器中提取连续字符模板中的所有匹配位置； 其中，匹配位置图像提取单元:用于从各个匹配位置为起始位置朝向预定方向提取出预设尺寸图像的图像特征，获得各个匹配位置的图像特征； 其中，匹配位置匹配单元:用于将读数图像的图像特征分别于各个位置的图像特征进行匹配，将匹配度最高的匹配位置对应的已知字符作为与该读数图像匹配的字符。
20.根据权利要求13所述的装置，其特征在于， 所述图像特征提取模块:用于从读数图像中提取出一个尚未提取过且符合单个字符特征的区域作为单个字符的识别区域，提取该单个字符的识别区域的图像特征； 所述模板匹配模块:用于从存储器中提取连续字符模板中的一个未提取过的匹配位置，其中每个匹配位置均与一个已知字符对应，从该匹配位置为起始位置朝向预定方向提取出预设尺寸图像的图像特征，获得该匹配位置的图像特征，将该单个字符的识别区域的图像特征与该匹配位置的图像特征进行匹配，获得该匹配位置的匹配度，判断是否已提取到连续字符模板的最后一个匹配位置，如果否，重新触发模板匹配处理模块执行，如果是，将该单个字符的识别区域与各个匹配位置进行匹配获得的匹配度进行比较，将匹配度最高的匹配位置对应的已知字符作为匹配成功的已知字符，判断是否已提取到最后一个符合单个字符特征的区域，如果否，将连续字符模板的匹配位置设置为未提取状态，重新触发图像特征提取模块执行，如果是，触发读数反馈器执行。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于， 所述图像采集器:用于采集30*240大小的读数图像； 所述存储器包括第一 缓存区、第二缓存区，其中第一缓存区包括第一分区至第六分区；其中， 第一缓存区为60*240大小，用于存储图像采集器通过PPI接口传输的读数图像； 第一分区:用于在释放第一缓存区后，存储经过提取读数图像的纵轴分量、每隔4行采样后获得的30*60大小的读数图像； 第二分区:用于存储将读数图像处理为30*60大小的灰度直方图获得的二值图像； 第三分区:用于存储所述提取出的一个识别区域图像； 第四分区:用于存储 该一个识别区域图像归一化为12*18大小后获得的图像； 第五分区:用于存储从连续字符模板中提取出的预设尺寸的图像归一化为12*18大小后获得的图像； 第六分区:用于存储获得的匹配度； 第二缓存区:用于存储连续字符模板。
22.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述读数反馈器通过通信总线与远程控制中心相连，将与读数图像匹配的已知字符通过通信总线返回到远程控制中心。
23.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述读数反馈器:还用于如果匹配失败，将该读数图像压缩为JPEG格式的图像通过通信总线返回到远程控制中心。
全文摘要
本发明公开了一种计量表读数采集方法及装置，以实现自动采集计量表读数且无需采用特定的计量表具的目的，包括采集计量表读数区域的读数图像；提取该读数图像的图像特征；将该读数图像的图像特征与读数模板的图像特征进行匹配，其中，该读数模板至少包括一个连续字符模板，该连续字符模板为一个呈现计量表读数N个字符的图像，N≥2，在与该连续字符模板匹配时从中提取预设尺寸图像的图像特征进行匹配；返回与读数图像匹配的已知字符结果；可见，在整个计量表读数采集过程中，均无需采取特定的计量表。
文档编号G06K9/20GK103116753SQ20131007835
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月11日 优先权日2013年3月11日
发明者朱钱虎, 季永聪 申请人:杭州山科电子技术开发有限公司