[发明专利]一种基于图像处理的指针式仪表读数方法

说明书

本发明公开了基于图像处理的指针式仪表读数方法，它通过利用图像识别技术对指针式仪表图像进行标定、图像预处理、目标二次定位和指针识别的基于图像处理，实现仪表指针二次定位，提高仪表指针识别精度；实现自动仪表图像识别，具有精度高、速度快、操作简单和实时监测的特点，不但减少了效率低难管理的人工抄表过程，而且还减少因人工抄表造成的错误问题和管理问题，同时解决了人工抄表劳动强度大、效率低和可靠性差的问题。

技术领域

本发明涉及一种基于图像处理的指针式仪表读数方法，尤其涉及利用图像识别技术对指针式仪表图像进行标定、图像预处理、目标二次定位和指针识别的基于图像处理的指针式仪表读数方法。

背景技术

指针式仪表由于其结构简单，价格低廉，维护方便，抗电磁干扰，可防冻防尘防水等特点，在社会生产行业受到广泛应用。但指针式仪表需要工作人员进行现场人工示数读取，而人工读数过程中存在的效率低、易疲劳、难管理等问题，已无法满足实际生产与工作需求。因此基于机器视觉的指针式仪表识别系统成为了一个较好的解决方案。

为了解决指针式仪表示数识别问题，国内外学术界、工业界提出了很多方案。其中与本发明较为接近的技术方案包括：王欣(智能变电站中指针式仪表图像自动识别方法[J].电气技术,2016,17(5):7-10.)该系统针对智能变电站中的指针式仪表实现自动化仪表识别，基于传统的角度法和距离法，提出了新的识别方法，提高了识别的精度；但该方法在仪表矫正步骤中，需要在图像背景噪音较少的情况下进行，在实际应用场景中较不稳定；该方法在指针指向角度识别上有较高的精度，但其主要针对细指针的准确识别，未能解决较粗指针(指针顶部较细，底部较粗)的识别问题。宋伟(基于指针区域特征的仪表读数识别算法[J].仪器仪表学报,2014(S2).)该方法针对仪表读数识别易受光照影响和较粗指针仪表识别率不高的问题，有较好的实验结果，且设计了高斯型同态滤波器，增强仪表识别对光照变化的适应性；在粗指针识面，该算法中通过计算指针图像旋转不同角度在横轴和纵轴上的投影，得到指针指向角度，针对粗指针识别问题，有较高的识别精度；但该方法中在噪音去除的问题上使用了剪影法，其将第一次仪表模板保存于模板库，对后续施工精度要求较高，或在仪表施工时容易造成的旋转问题而影响后续识别精度，不能在保证精度的同时降低施工的难度。发明专利(申请号：CN201510292646.6，名称：指针式仪表的读数识别方法及系统)公开了一种通过接收已输入的仪表类型，调整图像采集识别装置与仪表的相对位置，获取精确的表盘区域图像后，对该图像进行直接识别的指针式仪表识别方法；该方法避免了轮廓跟踪等复杂的图像分析技术，减少了在图像处理上的计算量，提高了识别效率，并且该系统可通过图像采集装置上的识别模块直接对图像进行处理，无需将采集图像发送到计算机进行处理，大大降低了数据传输时间；但由于该系统需要特定的安装装置，并且在采集装置上有图像识别模块，使得采集装置的制造成本较高；该系统的识别模块不能很好的解决粗指针的精确识别问题。

综上所述，当前指针式仪表处理方案中存在如下不足：

(1)多数方法对较粗指针识别的精度较差，但该种指针在实际中却有着较为广泛的应用，指针识别精度不能很好满足实际需求；

(2)方法使用中并未考虑到实际工程施工中造成误差的问题，系统鲁棒性不高，受外界因素响应易造成精度上的丢失；

(3)部分方法需要的硬件设备较多，系统制造成本过高。

粗指针(指针顶部较细，底部较粗)在社会生产行业中有着广泛的应用，在仪表识别方法中，提高该种指针的识别准确率十分重要，而表盘中的文字、图案或噪声会在不同的光照情况下对仪表识别结果造成不同程度的识别误差，在某些情况下，系统容易将干扰部分识别为表盘上的指针部分，造成系统的误检。而本发明中的目标二次定位策略，针对经过简单区域标定后的指针式仪表图像，能较好的识别图像中的指针，并计算指针指向刻度。

发明内容