[发明专利]基于动态图像处理的水表识别方法

说明书

本发明属于水表的检定，特别是指一种基于动态图像处理的水表识别方法。包括安装摄像头、获取图片、预处理、灰度化及二值化、定位指针及计算角度、获取用水量等步骤，本发明解决了现有技术中存在的识别结果不准确的问题。具有在水表检定过程中数据具有较高的准确度及精确性等优点。

技术领域

本发明属于水表的检定，特别是指一种基于动态图像处理的水表识别方法。

背景技术

水表是国家重点管理的计量器具，广泛运用于城镇居民用水计量和工业生产用水计量，是贸易结算强检计量器具，显然水表测量的准确性非常重要，而水表检定是保证水表测量准确的必要手段。指针式水表的检定是按照国家质量监督检验检疫总局于2009年4月30日颁布的《JJG162-2009冷水水表检定规程》对DN15-DN50口径的指针式水表进行检定，对于指针式水表的检定项目主要有三类，即外观和功能检查、密封性检查、示值误差检定。尤以最后一项作为检定过程中的关键指标。

示值误差检定是检定水表的最小流量点Q₁、分界流量点Q₂、常用流量点Q₃三个流量点在水温低于30℃环境下的误差，是检定准确度等级的根本体现。水表的相对示指误差E用百分数表示：

E＝[(V_i-V_a)/V_a]×100％

式中V_a表示实际体积，即任意时间内流经水表的水的总体积，通过标准器获取的标准体积。V_i表示指示体积，对应于实际体积，水表所指示的水的体积。在进行检定时，水表的检定低区(Q₁≤Q＜Q₂)最大允许误差为±5％，检定高区最大允许误差为±2％。

检定过程中获取指示体积，即获取水表实际用水量具有多样化途径，其中传统的方法是人工读表法，即人眼读取水表表盘示值。人眼读取水表起始读数，检定结束后再次读取水表的终止读数，将两次读数之差与标准器内的标准体积相比较，从而获得水表各流量点下的示指误差，判定水表是否合格。而水表检定是一项重复性强、视觉劳动强度大的工作，极易产生视觉疲劳，导致读数错误。为了降低水表检测人员视觉疲劳，实现水表自动化检定，图像识别技术作为具有一双不会轻易疲劳的眼睛的技术成为提高水表检定速度的有效工具之一。基于图像识别的水表示值自动读数技术主要是利用相机对表盘进行静态拍照，然后利用计算机图像处理与模式识别技术对采集到的图像进行分析处理从而得到读数结果。但这种方案也存在不足：一是拍摄获取的照片质量容易受到环境的干扰，如光的明暗亮度会影响照片的识读效果，表盘内的水珠甚至会造成拍摄的照片不能用于计算机识别；二是只能针对静态表盘拍照，限制检定方法要采用启停法，不易于提升检定效率；三是识别准确率较低，有时表盘里个别指针圈被遮挡，计算机根本无法识别表盘上的数据，通用性并不高。

为解决静止拍照带来的问题，现有动态水表识别方法包括：一是激光采样抄表法。该方法是对始动梅花针进行采样，对其变化量进行累加计算，获得被检水表的变化量。由于激光采样是一个动态连续的过程，所以需要软件提前录入被检水表始动梅花针转动的单位水量，一般梅花针和最后一位指针的减速比约为(11-15)：1，保证测量读数的精度。但是梅花针与最后一位指针的减速比只是约数，并不是精确值，该值的变化会直接导致测量读数的偏差，因此，该方法在准确度方面有待提高。二是脉冲法，脉冲法需在水表上方安装脉冲发射与接收装置，水表运转之前，将发射的光束对准水表计量指针，水表运转过程中，指针连续转动遮挡光束的反射信号，脉冲装置产生脉冲信号，计算机接收该信号并将其转换成水表的用水量。但是实际应用中本方法最不方便的是对焦问题，脉冲装置发射的光束只有在对焦情况下才能获得最强信号，才能获得有效水表用水量。而脉冲装置的焦距非常狭窄，安装时位置稍微变动就取不到信号，造成水表识别结果不准确。