[发明专利]一种基于虚拟表盘的指针表读数识别方法

说明书

本发明公开了一种通过建立指针表虚拟表盘来识别读数的方法，属于机器视觉技术领域，方法主要包括：采集仪表图像、定位仪表指针旋转中心、检测仪表镜子圆弧半径、分割无指针刻度线区域图像、计算所有刻度线特征图像的质心、建立虚拟表盘、检测读数指针的直线方程、分割位于镜子与刻度线之间的指针部分图像、计算指针部分特征图像的质心、建立虚拟指针等步骤，再虚拟表盘和虚拟指针的基础上进行仪表读数识别。满足了用户准确快速识别指针表读数的需求，由于只需在首次识别时建立仪表的虚拟表盘，在后续读数识别过程中便可以根据虚拟指针进行快速准确的判读，进而提高了仪表读数识别的效率和速度，也可以保持较高的读数识别精度，消除了人为误差对读数的影响。

技术领域

本发明涉及机器视觉技术和仪器仪表技术领域，具体涉及一种基于虚拟表盘的指针表读数识别方法。

背景技术

精密指针表读数直观、结构简单、使用方便且性价比高，在生产实践中得到了广泛的应用。为了确保生产质量及生产安全，仪表需定期进行检定，确保其使用精度。因精密指针表在读数时有特殊要求，所以人工检定过程耗时长，容易引入误差从而影响检定精度。

指针表读数自动识别经过多年的研究，基础理论和应用都有了一定的发展，工业用低精度指针表读数自动识别已进入实用阶段；而目前尚未查到精密指针电工仪表(不低于0.5级)读数自动识别系统的实际应用。每年有数以万计的精密指针表需要计量单位进行检定，由于这类指针表读数识别的速度和精度问题还没有得到很好的解决，因此该类指针表的检定工作目前只能全部由人工来完成，通常需要2～3个小时才能完成一块精密指针表的检定工作。

要解决指针表读数识别的速度和精度问题核心在于其读数识别的方法。近年来研究的一些方法都是通过霍夫变换来检测指针直线和刻度线的位置信息，但图像处理的计算量，而且容易受到噪声干扰影响，检测得到的指针直线和刻度线位置信息不准确，严重影响了读数识别的精度和速度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有指针表读数识别方法的不足，提出了一种基于虚拟表盘的精密指针表读数识别方法。

为达到本发明的目的，根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术方案，一种基于虚拟表盘的精密指针表读数识别方法，包括：

(1)控制标准源输出一个小信号和一个大信号到仪表的信号输入端，指针停稳后实时采集两幅读数指针夹角较大的仪表图像；

(2)定位仪表图像指针的旋转中心；

(3)检测仪表图像镜子的圆弧半径；

(4)建立仪表的虚拟表盘；

(5)仪表的信号输入端接到一个输入信号，指针停稳后实时采集的仪表图像；

(6)建立虚拟指针；

(7)根据虚拟表盘和虚拟指针计算识别仪表的当前读数。

其中，步骤(2)定位仪表图像指针的旋转中心包括如下步骤：

(2A)通过差影法获得两幅仪表图像中的指针图像，方法如下：仪表图像②减去仪表图像①获得仪表图像①中的仪表指针图像③；仪表图像①减去仪表图像②获得仪表图像②中的仪表指针图像④；

(2B)将原图像与指针图像相加获得无指针仪表图像，方法如下：仪表图像①加上(仪表图像①中的)仪表指针图像③获得无指针仪表图像⑤；仪表图像②加上(仪表图像②中的)仪表指针图像④获 得无指针仪表图像⑤；

(2C)预处理指针图像，方法如下：将彩色图像变换成为灰度图像；通过对灰度图像进行灰度拉伸增强灰度图像的对比度；最后对灰度图像进行二值化处理；

(2D)使用最小距离法对两条直线的特征图像进行直线拟合，获得两条指针直线方程；通过两条指针直线方程求交点确定指针旋转中心的位置。