[发明专利]基于SIFT和HOUGH的指针型仪表示数读取方法

摘要

本发明公开了一种基于SIFT和HOUGH的指针型仪表示数读取方法，属于图像处理中的特征提取的研究领域。本发明的方法根据SIFT所匹配的特征点，识别图像中仪表相对模版图像的的旋转角度，并进行仪表盘位置的粗定位。优化HOUGH变换方法，精确定位仪表盘的位置和指针所在直线，与模板图像中最小刻度的斜率进行比较，计算出图像中仪表指针与模板图像中指针的角度，并减去旋转的角度，根据模板图像中最大刻度与最小刻度的差值与角度差，计算出仪表的示数。本发明解决了传统的识别方法对于图像中仪表的放置位置及背景有着严格的要求，不适用于实际应用的问题，其识别精度较高，环境适应性强，具有较高的实用性。

主权项

1.一种基于SIFT和HOUGH的指针型仪表示数读取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，指针型仪表盘粗定位采用SIFT特征点匹配算法，找出标准仪表模板和实际拍摄图像之间的匹配特征点；根据实际拍摄图像中匹配的特征点坐标，求出实际拍摄图像中与标准仪表模板匹配的所有特征点，求这些特征点的中心点p(xp,yp)；以中心点p(xp,yp)为中心，按照一定的长宽比例，将这一部分的图片分割出来，完成仪表盘的粗定位,获得粗精确定位后的指针型仪表盘图像；步骤2，指针型仪表盘精确定位对粗精确定位后的指针型仪表盘图像进行HOUGH变换检测出仪表盘的各个圆形，通过SIFT所匹配得出的特征点对检测出来的圆进行一一判定，找出指针型仪表盘所在的圆形，以该圆的圆心为中点，以边长为该圆直径的正方形从粗精确定位后的指针型仪表盘图像中提取出精确定位的仪表盘图像；步骤3，仪表图像中指针线斜率计算方法在精确定位的仪表盘图像中，使用HOUGH变换，找出指针所在的直线的斜率；通过设定一个累计单元的阈值，识别精确定位的仪表盘图像通过HOUGH变换所检测的直线数量，此时所识别出的直线数量为0；通过不断地降低阈值，识别精确定位的仪表盘图像通过HOUGH变换所检测的直线数量，直至直线数量为1‑2根；当识别直线的数量为2时，检测两根直线斜率是否近似；若近似，则取两条直线斜率的平均值作为指针直线的斜率；步骤4，指针型仪表图像中仪表盘旋转角度计算计算标准仪表模板上的两两特征点之间直线的斜率，计算实际拍摄图像上的两两特征点之间直线的斜率，然后分别求实际拍摄图像上的各特征点与标准仪表模板上对应特征点之间斜率的角度，并将角度差距在一定范围内的角度的出现频率进行累计，求得出现频率最高的那个角度，即为实际拍摄图像相对于标准仪表模板的旋转角度；步骤5，指针型仪表图像中仪表示数的自动读取将步骤2得到的精确定位的仪表盘图像，以圆心为中心，沿横向和纵向分割为4个部分，记右上为第一区域(1)，左上为第二区域(2)，左下为第三区域(3)，右下为第四区域(4)，将第一、第二区域视作一部分，第三、第四区域视作一部分，分别在这两部分图像中重复之前寻找指针的操作，若在第三、第四区域部分找到指针线，并且指针线的斜率为正数，判定该指针必定在第三区域(3)，反之，斜率为负数则指针线在第四区域(4)；若在第一、第二区域部分找到指针线，并且指针线的斜率为正数，判定该指针必定在第一区域(1)内，反之，斜率为负数则指针线在第二区域(2)；且判断指针所在区域时，在两部分图像中重复之前寻找指针的操作得出的直线斜率与步骤3得到的指针直线的斜率差别小于一定的阈值时，才判断指针在该区域；将步骤3得到的指针直线的斜率与已知的标准仪表模板中最小刻度直线的斜率比较，计算出两者之间的角度差β；则指针直线相对于标准仪表模板最小刻度之间的角度θ为：根据指针直线相对于标准仪表模板最小刻度之间的角度θ，标准仪表模板的最小示数，标准仪表模板的最大示数，及最小示数与最大示数的夹角，即可求得实际拍摄图像的仪表的实际示数。