[发明专利]一种基于对称性特征的仪表指针图像识别方法

权利要求书

1.一种基于对称性特征的仪表指针图像识别方法，其特征包括，

仪表定位：利用指针仪表模板在图像中进行模板匹配，得到仪表图像的ROI区域；

候选指针提取：在ROI区域内根据对称性特征提取若干组候选指针的对称轴及其对称边缘像素点对，具体包括，

步骤1：将ROI区域图像由RGB转为灰度图像，采用自适应Canny边缘检测算子提取灰度图像的边缘，并计算每个边缘像素点的梯度方向，记边缘像素点集为Ω；

步骤2：定义[θ_min,θ_max]为仪表指针的转角范围，[ρ_min,ρ_max]为仪表指针的对称轴与参考点P_r(x,y)的参考距离范围，定义初始累积矩阵

Φ_ij←0，其中，θ_min≤i≤θ_max,ρ_min≤j≤ρ_max；

对任意的转角θ，θ_min≤θ≤θ_max，首先，将所有边缘像素点旋转θ角，得到边缘像素点集Ω_θ；其次，计算旋转后的边缘像素点到图像原点O(0,0)的距离，将Ω_θ按照距原点距离大小进行分组，得到分组后的边缘像素点集Ω_θk，其中，M、N分别表示ROI区域的高度、宽度；最后，对任意的k，任意两个边缘像素点P_i与P_j，P_i,P_j∈Ω_θk，若P_i与P_j同时满足：①点对距离约束、②点对方向约束、③点对对称轴参考距离约束；则置

Φ_ij←Φ_ij+1，其中，θ_min≤i≤θ_max,ρ_min≤j≤ρ_max，

行索引i＝θ表示指针对称轴的旋转角索引，列索引j为像素点P_i与

P_j的中点到参考点P_r(x,y)的距离，表示指针对称轴的参考距离索引；

步骤3：计算累积矩阵Φ中前T个最大值，以此作为候选指针的对称轴，相应的行索引表明了指针对称轴的旋转角，列索引表明了指针对称轴的参考距离，记前T个候选指针的对称轴两侧对称边缘像素点集分别为L_a与R_a，其中，a＝1,2,…,T；

候选指针提炼：去除非候选指针边缘的对称边缘像素点对，使得最终的对称像素点对基本上都属于候选指针，获得经过提炼后的候选指针对称边缘像素点对；

候选指针合并与选择：去除重叠的候选指针，获取指针识别结果。

2.如权利要求1所述的基于对称性特征的仪表指针图像识别方法，其特征在于，所述候选指针提取具体为：根据ROI区域图像边缘的对称性构造累积矩阵Φ，计算累积矩阵Φ中前T个最大值，计算旋转角与参考距离，作为T个候选指针的对称轴，并计算候选指针对称轴对应的对称边缘像素点对。

3.如权利要求1所述的基于对称性特征的仪表指针图像识别方法，其特征在于，所述候选指针提炼具体为：对对称边缘像素点对进行Ransac共线性检测，并获得满足共线性约束的边缘像素点对，边缘像素点对对应的中点即为候选指针对称轴上的点，获得候选指针对称轴像素点集；对候选指针对称轴像素点集进行分裂再组合，获得分裂再组合后的对称边缘像素点对。

4.如权利要求1所述的基于对称性特征的仪表指针图像识别方法，其特征在于，候选指针合并与选择包括以下步骤：

步骤1：根据候选指针对称边缘像素点对计算候选指针的最小最大宽度、指针夹角、对称轴首尾端点与转角方向；

步骤2：若两候选指针同时满足：①转角方向近似一致、②指针夹角近似一致、③最小最大宽度符合形态一致性要求，则将两候选指针进行合并，形成新的候选指针；

步骤3：选择边缘像素点集最多的候选指针作为最终的指针识别结果。