[发明专利]基于图像处理的水表检定方法、装置及系统

说明书

本发明公开基于图像处理的水表检定方法、装置及系统，该水表检定方法包括：从指针二值化图中提取图像指针轮廓线，根据指针轮廓线计算所有轮廓点到指针圆圆心的第一距离，定义最大值为longest_diatance；计算每个指针轮廓点到指针圆圆心的第二距离；搜索第二距离中范围在0.8倍longest_diatance至1倍longest_diatance之间的轮廓点；求取轮廓点的平均坐标值，并依据平均坐标值确定指针针尖位置；根据指针针尖位置与指针圆圆心确定指针方向；根据指针方向对预设水表进行示数判读，得到判读结果；计算判读结果并确定预设水表的示值状态。本发明在图像识别技术的基础上，对水表图像进行处理，使得特征区域提取出来，然后进行判读，最后利用获取的多幅图像对判读准确性进行验证。

技术领域

本发明涉及仪表检测领域，更具体的，涉及一种基于图像处理的水表检定方法、装置及系统。

背景技术

冷水水表检定过程是一个确定水表读数误差大小的过程，在检定时可以适当采用计算机识别图像读数代替人工方式进行检测。现阶段，指针式水表检定系统的相关研究日趋增多，众多的国内外研究者将研究的方向设定在机器视觉以及图像处理上，即采集指针式水表图像，再利用计算机处理图像矩阵识别水表指针位置，进而读取水表示值。图像处理检测技术具有极强的对象性，不同的检测对象的图像结构信息相差很大，而且识别的精度速度等要求也会不尽相同。近几年，国内外图像处理专家在指针式仪表识别方面不断探索，也取得了一定的研究成果。

关于指针式水表只是众多指针式仪表检测中的一种，而基于图像处理的指针式仪表的研究在国外起步较早，上世纪八九十年代开始，欧美许多发达国家的研究人员就已经对此逐渐探索，最早是于1989年J.P.Jones选用机械手对指针式仪表图像采集处理，进而进行指针读数判读；1994年，美国韦恩州立大学的Sablatning等人就已在自己文章中详细叙述了以圆形表盘且刻度分布均匀的水表作为识别对象，基于Hough变换识别直线即指针位置，再求取指针指向读取示数，成为仪表识别领域代表性突破；2000年，葡萄牙里斯本技术大学的Correa Alegria等创新性的提出针对多幅表盘图像，联合减影法以及Hough变换在将圆形表盘变换成水平刻度线样式后再进行指针位置的识别；2004年，S.L.Pang等人提出基于最大灰度相减法利用含指针图像减无指针模板图像实现角度判读；2006年出现以抑制光晕为目的的基于中心环绕模型；2007年，美国科研人员利用指针对环状光栅盘的遮挡所得到的明暗光信号来读取指针示数。

国外的很多学者对于基于图像处理的指针式仪表识别算法理论研究大大推动了实现仪表自动识别的发展，尤其是对于欧美等发达国家来讲，使用的图像处理逐渐增多，技术的发展也就相对较快，经验比较丰富，应用方面日渐普及到各个行业如汽车、制药、食品、饮料和包装等。即便如此，国外的图像处理系统由于知识产权等原因价格昂贵、维修困难，在国内无法被广大用户所接受。因此，我国研制出具备自主知识产权的指针式仪表识别系统地必要性很强。

同国外相比，我国针对指针式仪表图像识别的研究较晚，研究方向主要集中在图像分割和特征识别算法上。最早进行此方面研究的是哈尔滨工业大学的李铁桥教授，他指出以表盘圆心为极点在极坐标系中根据识别出的指针的极坐标角度确定读数；接着王三武等人对于多子表盘的水表图像识别系统进行了研究，主要采用的是模版匹配；华北电力大学的李宝树指出识别指针刻度线然后根据预先设定的待测检点与实际检测点之间的误差读数进行判读的方法；丁庆生、李世平等人提出以指针点、表盘圆心和零点这三点为顶点构成三角模型进行指针读取的方法；香港理工大学W.L.Chan等人设计出一套指针仪表的自动检定系统；华南理工大学的陈彬将中心投影同Hough变换相结合确定指针位置；南京航空航天大学的吴欢欢、游有鹏等将ActiveX控件技术引入指针仪表监测系统，提高的检测系统稳定性；北京邮电大学的曲仁军等对基于嵌入式环境下仪表快速识别理论进行了探索，结合圆环提取的改进以及边沿梯度圆心查找法对指针读数进行判读；武汉大学方彦军以基于机器视觉的仪表自动判读项目为依托对自动校验装置对准控制进行了深入钻研，我国学者对实现指针式仪表示数识别一直都在不断探索。