[发明专利]一种指针式仪表读数自动识别的图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体是一种对指针式仪表读数进行自动识别的图像处理方法。

背景技术

在测试技术中，由于指针式仪表结构简单，使用方便，被广泛地应用于电力、石油、化工等行业中。在一些测试现场，比如不易观测的室外或对人员具有危害的场所，人工读取仪表读数有一定难度和危险。将图像处理技术用于指针式仪表读数高精度自动识别，不仅可以消除人工读取仪表读数所造成的主观误差，而且可以提高效率和精度、保障人员安全。

利用图像处理技术进行指针式仪表读数高精度自动识别，首先通过摄像机采集包含读数信息的仪表表盘原始图像，然后运用图像处理方法对仪表表盘原始图像中的指针、刻度等特征进行提取、识别，最后得到指针式仪表的具体读数。其中需要解决的问题主要有两个：一是由于摄像机与指针式仪表相对位置不固定，导致在采集到的图像上仪表表盘位置不固定。另一为由于测试现场环境的影响，以及仪表表盘表面的磨损导致摄像机成像质量较低，需要对图像进行相应的处理。

目前基于图像处理技术的指针式仪表读数自动识别方法主要分为指针提取、刻度识别及读数两部分。指针提取方法一般有2种：11、使用区域分割的方法提取表盘特征，采用消影法获得指针图像，对指针图像进行二值化，使用直线提取方法得到指针直线；12、对图像进行去噪滤波、二值化、形态学滤波等处理以提取指针图像，使用直线提取方法得到指针直线。刻度识别及读数方法一般有3种：21、摄像机与仪表表盘的相对位置固定，根据两者的位置关系及先验知识由指针偏转角度得到读数；22、对图像进行去噪滤波、二值化、形态学滤波等处理提取刻度图像，使用直线提取方法得到刻度直线，根据指针与刻度直线的关系得到读数；23、对刻度数字进行识别以得到读数。方法11、21要求摄像机与仪表表盘位置固定。方法12、22、23对摄像机成像质量要求较高且需根据具体情况进行相应的处理。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种指针式仪表读数自动识别的图像处理方法，该方法在摄像机与仪表表盘位置不固定、摄像机成像质量不高的情况下，依然可以实现对指针式仪表读数的自动识别，且识别精度高。

本发明公开的一种指针式仪表读数自动识别的图像处理方法，包括以下步骤：

1)读入摄像机所采集的原始图像；

2)提取表盘区域方形图像；

3)对步骤2)所述的表盘区域方形图像进行图像预处理得到指针二值细化图像；

4)设置指针角度定位精度，根据步骤3)中得到的二值细化图像，使用中心投影法确定指针角度；

5)获得表盘区域方形图像中的零刻度线、满刻度线位置；

6)根据步骤5)中得到的表盘区域方形图像中的零刻度线、满刻度线位置坐标计算得零刻度线、满刻度线角度；根据步骤4)中指针角度所占量程比例计算得指针读数。

所述步骤2)提取表盘区域方形图像的过程为：对图像进行Hough圆检测，使用加权平均法确定表盘圆心及半径，根据得到的表盘圆心及半径提取表盘区域方形图像。

所述Hough圆检测过程如下：

21)根据现场拍摄情况及表盘原始图像大小W×H，定义最小表盘半径minR及最大表盘半径maxR作为Hough圆检测的其中两个输入参数，具体计算公式为：

minR＝floor(min(W,H)/4)

maxR＝floor(min(W,H)/2)

其中，W为图像的宽度，H为图像的高度；

22)对原始图像进行Hough圆检测，得到满足步骤21)中的多组圆心坐标及对应半径，即(x_i,y_i,r_i)为一组圆参数；对所有圆心坐标x_i、y_i及半径r_i分别进行加权平均，设置阈值，剔除与平均圆心坐标average_x、average_y及平均半径average_r相差较大的结果；对剩下的圆心坐标及对应半径再次进行加权平均，得到最终圆心坐标(final_x,final_y)和半径final_r；

23)在原始图像中，以圆心坐标(final_x,final_y)为中心点，2×final_r为边长，提取表盘区域方形图像，去除背景干扰；将提取到的表盘区域方形图像作为后续图像处理步骤的输入图像。

所述步骤5)获得表盘区域方形图像中的零刻度线、满刻度线位置的具体过程为：