[发明专利]基于图像处理的仪表指针转角识别方法

权利要求书

1.基于图像处理的仪表指针转角识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、利用工业相机采集仪表的一幅灰度图像，作为仪表的原始图像；

步骤二、对步骤一所述原始图像进行预处理，获取二值化图像，

步骤三、在所述二值化图像上初步提取仪表盘刻度，获取初步提取仪表盘刻度图像；

步骤四、对所述初步提取仪表盘刻度图像进行Hough圆变换，确定仪表盘的圆心；

步骤五、根据所述仪表盘的圆心，对步骤一所述原始图像进行极坐标变换，获取原始图像的极坐系图像，极坐标系x轴为像素距圆心的半径值，极坐标系y轴为仪表盘的角度值；

步骤六、对极坐标系y轴表述的仪表盘的角度值刻度进行分析，建立刻度角度序列；

步骤七、查找极坐标系中仪表盘的指针位置，获取指针二值化图像；

步骤八、根据步骤六获得的刻度角度序列获取步骤七的指针二值化图像在极坐标系下指向y轴的角度值，输出仪表盘的指针指向的真实数据，完成对仪表指针转角的识别。

2.根据权利要求1所述基于图像处理的仪表指针转角识别方法，其特征在于，步骤二中预处理，获取二值化图像的过程为：

步骤21、在原始图像上标识出多个矩形框作为感兴趣区域；

步骤22、用2*2的滑动窗口进行阈值化，获取阈值化原始图像；

步骤23、对阈值化原始图像采用Canny算子的图像进行轮廓提取，保留刻度区域轮廓；

步骤24、对阈值化原始图像利用3*3模板进行图像腐蚀，获取腐蚀阈值化图像，

3*3模板遍历阈值化原始图像，某像素点周转3*3区域内含有像素时保留该像素点，否则，去除该像素点；

步骤25、在腐蚀阈值化图像中查找连通域，获取二值化图像。

3.根据权利要求2所述基于图像处理的仪表指针转角识别方法，其特征在于，步骤四中初步确定仪表盘圆心的过程为：

步骤41、对所述初步提取仪表盘刻度图像进行Hough圆变换，提取符合约束条件的圆，约束条件为：圆含有至少连续180°的弧在图像中；

步骤42、判断是否存在符合约束条件的圆，

判断结果为是，则执行步骤43；判断结果为否，则降低所述初步提取仪表盘刻度图像的分辨率，再返回执行步骤41；

步骤43、以Hough变换的圆为基准，在二值化图像中查找连通域，得到精确的仪表盘刻度图像，

步骤44、对所述精确仪表盘刻度图像中含有刻度外边中点的圆和含有刻度内边中点的圆分别进行圆拟合，得到仪表盘的准确圆心和仪表刻度相对准确圆心的半径范围。

4.根据权利要求3所述基于图像处理的仪表指针转角识别方法，其特征在于，步骤六中建立刻度角度序列的过程为：

步骤61、计算极坐标系x轴每个点在y轴的累加像素的差分值；

步骤62、提取x轴上的各差分值峰值点；

步骤63、每个极大值和极小值的坐标平均值作为刻度中心，得到每个刻度的中心角度值，进而建立刻度角度序列。

5.根据权利要求4所述基于图像处理的仪表指针转角识别方法，其特征在于，步骤七中获取指针二值化图像的过程为：

步骤71、在极坐标系下计算x轴方向像素累加值最大值点对应的y值；

步骤72、根据步骤71的y值用矩形框设置指针感兴趣区域，进行查找指针轮廓；

步骤73、计算最大轮廓的中心点；

步骤74、查找所述中心点连通域，获取指针最大轮廓二值化图像；

步骤75、用所述指针最大轮廓二值化图像减去原始图像中指针Canny轮廓，获取指针二值化图像。

6.根据权利要求5所述基于图像处理的仪表指针转角识别方法，其特征在于，步骤八中根据六的刻度角度序列获取步骤七的指针二值化图像在极坐标系下指向y轴的角度值，输出仪表盘的指针指向的真实数据，完成对仪表指针转角的识别的过程为：

步骤81、计算指针在x轴上每个点对应y轴像素的平均y坐标值；

步骤82、按指针在x轴上从小到大的顺序对每个点对应的y轴像素的平均y坐标值进行直线拟合；

步骤83、根据步骤82拟合的直线，计算该直线在表盘极坐标系下对应的角度值，即获取指针二值化图像在极坐标系下指向y轴的角度值；

步骤84、再查找刻度角度序列，输出仪表盘的指针指向的真实数据，完成对仪表指针转角的识别。