[发明专利]一种仪表读数识别用相机自动定位方法

权利要求书

1.一种仪表读数识别用相机自动定位方法，通过相机实时拍摄的仪表当前图像和背景图像的匹配结果来控制相机自动定位，其特征在于，包括以下步骤：

1）、背景图获取存储：将相机视野、焦距调整到仪表前方正确的位置拍摄仪表图像，将拍摄到的图像进行处理得背景图，对背景图进行二值化处理，提取连通区域轮廓并存储，得到用于后续形状匹配和位置定位的背景图连通区域轮廓；

2）、处理当前图像：将当前图像进行二值化，对当前图像连通域分析提取获得当前图像的连通区域轮廓；

3）、当前图像和背景图像通过连通区域轮廓进行匹配，具体包括：

a）、根据轮廓对应的外界矩形的面积，对当前图像中的所有轮廓进行排序；

b）、找到最大面积矩形对应轮廓的外轮廓，将轮廓点序列中的直线段部分分离出来，进行当前图像和背景图像中的直线部分轮廓匹配，包括直线部分长度和方向匹配比较；

c）、将轮廓点序列剩下的点拟合成圆形，将该圆形的半径与背景图中的圆盘外轮廓圆形半径进行匹配比较；

d）、旋转当前图像，使得当前图中心圆盘的角度与背景图一致；

e）、缩放当前图像，使得中心圆盘半径与背景图一致；

f）、针对旋转和缩放之后的当前图像，重新提取轮廓；

g）、遍历背景图的每一轮廓，在旋转和缩放之后的当前图像中对应位置，验证轮廓匹配度；

h）、全图匹配的轮廓数目超过20条，匹配成功；

4）、根据匹配结果控制相机自动定位，具体包括：

a）、以当前图像中圆形刻度盘中心坐标与背景图刻度盘中心坐标完全匹配为标准进行相机的上下左右位置的调整；

b）、以前图像中圆形刻度盘的半径与背景图刻度盘半径完全匹配为标准进行相机的视野的调整；

c）、以当前图像中圆形刻度盘的底部直线的角度与背景图刻度盘底部直线的角度完全匹配为标准进行相机的角度的调整；

d）、以当前图像中的圆形刻度盘的边界过渡区间宽度为依据来对相机焦距的自动调整，过渡区间宽度大于5个像素，则需要调整相机焦距，直到区间宽度小于5个像素为止。

2.根据权利要求1任一项所述的一种仪表读数识别用相机自动定位方法，其特征在于，所述背景图的获取存储过程如下：

a）、确定仪表使用过程中会发生变动的参数；

b）、依次改变各种参数，每变动一次，拍摄一副图像；

c）、对所有的图像进行逐像素分析，记录每个像素位置以及亮度，在所有图像中，将对应像素位置像素最低的亮度值作为背景图中该像素位置的亮度，得到背景图；

d）、对背景图进行二值化，并根据设定的二值化阈值提取连通域的轮廓；

e）、计算轮廓的外接矩形，并且按照矩形面积进行排序，将每一个轮廓存储下来。

3.根据权利要求1所述的一种仪表读数识别用相机自动定位方法，其特征在于，所述的当前图像中的圆形刻度盘的边界过渡区间宽度的检测方法如下：

a）、提取圆形刻度盘上轮廓点；

b）、计算每个轮廓点位置的梯度方向；

c）、沿着梯度方向，以轮廓点为中心提取亮度曲线；

d）、对该亮度曲线，利用反正切曲线进行拟合；

e）、计算亮度曲线上从最亮到最暗的过渡区间的长度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种仪表读数识别用相机自动定位方法，其特征在于，所述当前图像和背景图像的通过连通区域轮廓进行匹配还包括用于检测仪表通电异常的当前图像和背景图像匹配比较过程，具体如下：

a）、利用背景图像二值化阈值，对当前图进行二值化操作；

b）、对当前图进行连通域检测；

c）、针对当前图所有连通域，找到其在背景图中的位置；

d）、匹配正确的连通域数目小于10，预警提醒；

e）、提取当前图像的亮度直方图，以及背景图的亮度直方图；

f）、对直方图进行匹配，计算总的匹配误差；

g）、匹配误差大于阈值300，则预警提醒。

5.根据权利要求4所述的一种仪表读数识别用相机自动定位方法，其特征在于，所述当前图像和背景图像的通过连通区域轮廓进行匹配还包括用于检测仪表相机曝光异常的当前图像和背景图像匹配比较，具体如下：

a）、获取背景图像的二值化阈值；

b）、针对背景图像，高于二值化阈值的像素上，提取直方图得背景图像直方图；

c）、针对当前图像，高于二值化阈值的像素上，提取直方图地当前图像直方图；

d）、将当前图像直方图与背景图像直方图做对比，计算每个亮度级上的差异；

e）、设定每个亮度级上的差异阈值为50，如果差异数超过阈值的亮度级数目超过5个，则报警。