[发明专利]一种仪表指针自动识别方法

权利要求书

1.一种仪表指针自动识别方法，其特征在于，该识别方法包括以下步骤：

步骤一、采集仪表盘图像；

步骤二、对采集的仪表盘图像利用Canny边缘检测法提取边缘处理，得到刻度盘内圆弧具有单像素特性的仪表盘轮廊；

步骤三、确定刻度盘内圆弧的圆心坐标(u₀,v₀)，即为指针旋转中心；确定刻度盘内圆弧的半径R₀，即为指针旋转半径；

步骤四、通过极坐标转换方法，以刻度盘内圆弧的弧长为宽度w，以内圆弧的半径为高度h，将圆形的仪表盘轮廊转换为矩形图像；将圆形的仪表盘轮廊转换为矩形图像后，对矩形图像中的刻度线进行校正补缺，具体方法为：采用一条超过矩形图像宽度的辅助横线与所有刻度线相交产生交点，提取交点处刻度线像素边缘对坐标，取每一对边缘对坐标的平均值作为该刻度线与辅助横线交点的中心横坐标，将所有刻度线与辅助横线交点的中心横坐标记为数列S_n＝{x₁,x₂,x₃…x_n}，n为自然数，x_n表示第n个刻度线与辅助横线交点处中心横坐标，根据仪表特征可确定丢失或错误的元素集中在仪表盘中部，即数列S_n中值附近；

记矩形图像上两个相邻刻度线之间间距为数列A_n＝{a₁,a₂,a₃…a_n-1}，n为自然数，a₁表示第二个刻度线与第一个刻度线之间的间距，当n≥2时，a_n-1表示第n-1刻度线与第n个刻度线之间的间距，A_n通过如下公式算出，

记数列A_n中值为M＝a_n/2，对n/2取整数，将M设定为相邻两刻度线间距参考值；

记校正后的刻度线与辅助横线交点的中心横坐标为数列B_n＝{b₁,b₂,b₃...b_n}，B_n通过下面公式计算：

上式中n≥2，k为刻度线之间的间距a_n-1误差百分比，是一个设定的常数；

步骤五、首先采集指针在零位置的图像一，按照步骤一至步骤四处理得到指针在零位置的矩形图像一，记为G₁＝(i₁,j₁)，i₁和j₁分别为矩形图像一的横坐标和纵坐标；

步骤六、然后采集指针偏转角度为的图像二，按照步骤一至步骤四处理得到指针偏转角度为的矩形图像二，记为G₂＝(i₂,j₂)，i₂和j₂分别为矩形图像二的横坐标和纵坐标，将矩形图像二中指针横坐标偏移的距离记为取矩形图像一后半部分和矩形图像二前半部分合并得到无指针矩形图像，记为i和j分别为合成后无指针矩形图像的横坐标和纵坐标；

步骤七、采集待读数的仪表盘图像，按照步骤一至步骤四处理得到待读数矩形图像，将待读数矩形图像与无指针矩形图像采用减影法做减法差值，即得到待读数的仪表盘图像指针位置，根据仪表盘量程即可得到读数。

2.根据权利要求1所述的仪表指针自动识别方法，其特征在于：步骤二中，在对采集的仪表盘图像进行提取边缘处理后还进行图像增强处理，所述图像增强处理是采用是图像拉伸处理来提高图像对比度，具体为通过下面公式计算：

u(x,y)＝E_H(f(x,y))

f(x,y)为增强前的图像像素的灰度值，u(x,y)为增强后的图像像素的灰度值，x和y分别为圆形仪表盘图像的横坐标和纵坐标，E_H代表增强算子函数；

中T₁和T₂分别为标准图像中的灰度值极限值。

3.根据权利要求1所述的仪表指针自动识别方法，其特征在于：步骤三中，采用最小二乘法圆拟合及三点求圆心的方法来确定的刻度盘内圆弧的圆心坐标和半径值。