本实用新型属于天然气计量领域，具体涉及一种基于鲁棒字轮识别的燃气表外壳式摄像装置。
背景技术：
二十一世纪以来，燃气的普及率在城市中逐年提高，到2009年，城市的燃气普及率已经达到91.4%。根据《全国城镇燃气发展十二五规划》，到十二五末期，我国的燃气用户将激增，小县城及城镇预计将有65%以上的用户使用燃气，城市预计有94%的燃气普及率，使用燃气的用户数达到2亿户。
近几年出厂的燃气表有电子式、IC卡式等型号，计量箱基本都是膜式即字轮式码表，基本原理相同，只是显示、储存、抄表信息功能不同。根据预测，2012年到2015年，我国膜式燃气表的使用规模将分别达到2074、2488、2986和3583万台，复合增速达20%。传统的人工抄表方式存在入户难、表安装环境不佳等弊端，漏抄、欠抄、漏收问题严重。人工抄表不但收费效率低，而且因为员工疲惫而错抄的事件也时有发生。因此设计实现一种针对燃气表的低功耗、高效率的自动化抄送装置已是大势所趋。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型公开了一种基于鲁棒字轮识别的燃气表外壳式摄像装置，该方法实现了嵌入式系统中燃气表字轮图像半字符识别，填补了脉冲计数方式和光电编码直读式燃气表自动读数的空白，提高了燃气表自动读数的准确性。具有及时性、识别更精确等优点，代替了人工抄表，实现了自动化抄表，不但能降低企业成本，还可以避免因人工抄表工作造成的查抄错误。
为实现上述目的，本实用新型包括图像采集、嵌入式控制前端及PC后台三个模块。
所述的图像采集模块是：在字轮式燃气表保护壳外加装一个包围住燃气表且仅有一矩形透光孔可以透过光线的矩形保护壳，由n个螺栓固定。在外壳上表面内侧装有一个普通摄像头，且通过胶合方式固定于保护壳上。所述的摄像头广角中心在垂直方向上与燃气表字轮表盘读数区中心对齐，根据燃气表外壳与矩形外壳之间的距离调整摄像头的角度与水平位置，直至燃气表字轮表盘读数区恰好完全处于镜头广角范围内使其能够采集到清晰的字轮图像。
所述的嵌入式控制前端是：通过所述的嵌入式控制前端模块控制所述的图像采集模块及时采集字轮字符，然后对采集到的字轮图像进行初步的预处理和压缩，以提高数据传输效率。
所述的PC后台模块是：首先在对接收到的初步预处理后的压缩图像进行解压和进一步的预处理操作，再进行字轮字符的完整性检测；然后对完整字符用改进的字符穿线数算法提取其特征，对字轮半字符使用基于网格区域的网格特征提取算法提取其特征；最后用基于变异策略的混合PSO-SVM字符识别方法，完成识别字轮字符的目标。
本实用新型提出的一种面向燃气表外壳式摄像的嵌入式数字识别方法优点在于：
（1）所述基于鲁棒字轮识别的燃气表外壳式摄像装置，集成了所述字轮字符识别算法，可在自然光条件下完成自动化抄表，不需要常规字轮燃气表自动读数时所需要的人工光源，节省了光源装置所产生的成本费和电费。
（2）本实用新型对字轮式燃气表固有的字轮半字符也能做到准确识别。稳定可靠，为燃气公司做用气分析提供了有利保障。
（3）所述的基于鲁棒字轮识别的燃气表外壳式摄像装置，大大降低了燃气表的维护费用，提高燃气公司的工作效率；
附图说明
图1 为本实用新型燃气表的外壳式摄像装置俯视示意图
图中各标号含义：1、燃气表字轮表盘，2、燃气表，3、图像采集装置不透明保护壳，4、图像采集装置摄像头，5、图像采集装置矩形透光孔，6、图像采集装置第1螺栓，7、图像采集第2螺栓，8、图像采集装置第3螺栓，9、外壳式摄像装置第4螺栓。
图2 为本实用新型燃气表的图像采集装置正视示意图。
图中各标号含义：10、燃气表，11、图像采集装置摄像头，12、图像采集装置不透明保护壳，
图3 为基于鲁棒字轮识别的燃气表外壳式摄像装置整体架构图。
图4 为本实用新型字轮字符识别原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
参见图 1，燃气表外带有透光孔的保护壳以及固定在保护壳上的摄像装置。不透光的保护壳由4个螺栓固定，字轮表盘正上方有一个与字轮区域大小相等的矩形透光孔，在外壳上用强力胶固定着一个普通摄像头，所述的摄像头和透光孔位于同一表面，其摄像头的广角中心在垂直方向上与燃气表字轮表盘读数区中心对齐，根据成像原理和燃气表外壳与矩形外壳之间的距离调整摄像头的角度与水平位置，直至燃气表字轮表盘读数区恰好完全处于镜头广角范围内使其能够采集到清晰的字轮图像。
参见图3，图像采集前端与嵌入式控制端用全双工的I2C连接，完成嵌入式控制端对摄像装置发送的控制指令的传输和摄像装置采集到的图像数据发送到嵌入式控制端的任务；嵌入式控制端与RS485用全双工SPI通讯总线连接，完成RSC85对嵌入式控制端控制指令的发送和嵌入式控制端对RS485压缩数据的传送任务；RS485与PC机后台用SPI通讯总线连接，完成PC端发送的控制指令的任务和RS485向PC机压缩图像数据的传输的任务。
参见图4，数字图像处理是将图像采集传感器采集到的原始数据进行去噪、分割的预处理，得到识别算法所需要的纯净的、规格的数据。然后对数据进行完整性判别，针对码字是否完整，分别对其做特征提取；最后对提取的特征使用基于变异策略的混合PSO-SVM字符识别方法，完成识别字轮字符的目标。字轮图像中数字识别是整个系统中最重要的部分，本实用新型所做的是针对字轮这种固有格式的燃气表，设计出的字轮式数字的识别算法，包括字轮燃气表中的完整字符和半字符的准确识别。