[发明专利]一种基于计算机视觉的特种车辆仪表自动识别系统及算法

说明书

技术领域

本发明属于仪表识别、计算机视觉、软件工程、视频图像处理，能通过摄像机获取的视频图像，可以自动识别特种车辆仪表。

背景技术

指针式仪表结构简单、使用方便，指针式仪表是特种车辆上应用的非常普遍的测量仪表之一。国内对特种车辆指针式仪表的识别与检定主要是采用人工读数的方法，这种判别方法受人的主观因素如人的观测角度、观测距离、人眼疲劳等影响，不稳定、可靠性不高。而且数据处理工作量大，识别效率低。另外也可能因为眼睛跟不上指针转动速度而造成错误。

基于图像识别技术的仪表自动识别系统研究主要集中在工业仪表上。在国外，Correa Alegria等用基于图像识别的方法，采用中心投影法分析法和Hough变换法计算出指针和刻度的相对位置，进而得出指针读数（F.Correa Alegria,A.Cruzz.Serra,Automatic Calibration of Analog and Digital Measuring Instruments Using Computer Vision[J],IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement,2000,49(1),pp.94-99.）。在国内，王三武等人研究的水表多刻度盘的图像识别识别系统取得了突出的成效（王三武，戴亚文等,复杂仪表的图像自动读数识别方法,武汉理工大学学报[J]，武汉理工大学学报，2003.12,25(6):76-78）。常发亮等研究了变配电无人值守中表针指示数据自动读取中的应用，主要采取了迭代二值化和Hough变换来求得指针的角度和仪表的读数（常发亮,许有才,乔谊正,无人值守表针实时视觉自动识别与分析方法,电子测量与仪器学报,2006.4,20(2):35-38.）。此外，岳国义（岳国义，李宝树等,智能型指针式仪表识别系统的研究,仪器仪表学报，2003.8,24(4):430-431.）孙琳（孙琳，王永东,指针式仪表自动检定图像识别技术,现代电子技术[J]，2011.Vol.34(8):101-104.）等对工业指针式仪表进行了研究。

过去的研究中很少有对特种车辆仪表进行图像识别的研究。特种车辆仪表有自己独特的特点，比如说指针更宽，仪表的指针没有工业仪表长，仪表表盘大多为黑底，中心点不在表盘中间等，如表1，这些特点给特种车辆仪表的识别带来了很大的困难。本文的研究是在数字图像视频处理和识别技术的基础上，为特种车辆指针式仪表提供一种自动化程度更高、速度更快、更准确可靠的识别与检定方法。本系统对特种车辆仪表视觉信号进行处理，完成仪表图像采集、图像转换、偏差检测、结果显示等操作，实现特种车辆仪表识别与检定过程的自动化。

表1.典型的工业仪表和特种车辆仪表特性对比