[发明专利]一种基于扫描线处理的指针式仪表自动读数方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理研究领域，特别涉及一种基于扫描线处理的指针式仪表自动读数方法。

背景技术

指针式仪表因结构简单、价格便宜、便于维护等优点，目前仍广泛应用于电力、交通和居民生活中。人工读数的精度和速度均容易受自身因素影响。特别是面对一些不适宜人靠近的恶劣环境下的仪表读数问题，更需要一种仪表自动读数技术来取代人工读数。由于机器视觉比人类的生理视觉更具优势，它更加准确、客观和稳定，因而图像识别技术就成为指针式仪表自动读数的重要应用手段。

现在基于图像识别的指针式仪表自动读数算法，大多数是在理想环境下进行的，大体上分三步实现：第一步是指针提取，实现方法包括减影法、颜色空间法、阈值法、边缘提取法等；第二步是指针定位，实现方法包括利用Hough变换来检测指针等；第三步是读数计算，实现方法包括角度法和距离法等。但在实际应用中，光照不均匀或遮挡等因素对读数的精度和速度均有严重影响，直接应用上述算法无法得到理想的结果。

针对光照不均匀情况，不少文献也提出过解决算法，例如李学聪，汪仁煌等2012年在《电测与仪器》杂志上提出的指针式仪表图像的六步预处理方法；汪志敏，汪仁煌2014年在《工业控制计算机》杂志上发表的《指针式仪表图像预处理及分割研究》，提到采用同态滤波技术来处理光照不均匀现象。上述方法虽然能解决一定光照变化问题，但是运算量都很大，不适合用在实时性要求较高的场合。

另外，针对Hough变换本身的计算量比较大的问题，也有不少文献提出解决算法。例如陶冰洁，韩佳乐等2011年在《光电工程》杂志上发表的《一种实用的指针式仪表读数识别方法》，该方法提出采用双阈值Hough变换，仅把位置在指针角度范围内的像素点进行变换；李静，张宁等2015年公开的《Hough变换的改进及其在指针式水表识别过程中的应用》，该方法提出对水表中像素灰度值在一定范围内的像素点进行变换；段汝娇等提出了一种基于改进Hough变换的直线快速检测算法，该算法是先对前景像素进行聚类，然后进行感知编组细分成许多小直线段，最后采用随机Hough变换对直线段进行检测。在一定程度上，这些方法均能减少进行Hough变换的像素点数，提高了检测速度，但检测的准确性还是不够理想。

为此，研究一种读数精度高、读取速度快的指针式仪表自动读数算法，具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于扫描线处理的指针式仪表自动读数方法，该算法可以在非均匀光照下仍能够实现高精度、高读数速度，且读数速度可调节。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种基于扫描线处理的指针式仪表自动读数方法，包括步骤：首先采用单尺度Retinex算法对原始图像进行光照处理，接着将图像二值化，然后基于行扫描线处理的方法提取出特征像素点，对特征像素点进行Hough变换检测指针直线，最后采用角度法计算读数；所述基于行扫描线处理的方法是指对图像中的每一行进行扫描，提取该行中的连续段，搜索连续段的长度小于等于指针线宽度的连续段，将该连续段的线段中点作为特征像素点。通过采取Retinex算法可以减少非均匀光照对后续算法的影响，通过采用基于行扫描线处理的方法可以减少参与Hough变换的像素点数，从而降低计算量。

优选的，所述采用单尺度Retinex算法对原始图像进行光照处理的步骤是：

r(x,y)＝logR(x,y)

=logi(x,y)L(x,y);]]>

≈logi(x,y)-log(F(x,y)*i(x,y))