[发明专利]一种仪表刻度线位置自动检测方法

权利要求书

1.一种仪表刻度线位置自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、通过对二值化刻度仪表图像的最大连通域尺寸分析以及亮度直方图分析判断待分析刻度仪表属于亮刻度仪表还是暗刻度仪表：具有圆盘连通区域的为暗刻度仪表，没有的为亮刻度仪表；亮度直方图偏向高亮度方向的是暗刻度仪表，亮度直方图偏向低亮度方向的是亮刻度仪表；

2)、依据亮刻度仪表中刻度线的形状、尺寸特征进行刻度线提取，之后根据刻度线的空间分布特点对提取到的刻度线进行验证和补漏，得到亮刻度仪表中刻度线；

3)、依据暗刻度仪表刻度线、表盘外轮廓、表盘内轮廓为暗刻度盘为亮圆的特点，进行图像处理以及刻度线的提取，并根据刻度线空间分布特点进行提取刻度线验证，得到暗刻度仪表中刻度线，实现暗刻度仪表中刻度线的检测刻度线检测；

4)、针对亮刻度仪表和暗刻度仪表中的刻度线，计算相对于刻度仪表中心的角度值；

其中，步骤2)中亮刻度仪表中刻度线的形状特征为细长型，基于刻度线的形状为细长型对图像进行非细长型连通区域过滤滤除确定刻度条连通区域；

所述亮刻度仪表中刻度线的尺寸特征为尺寸相似，基于刻度线的尺寸相似特征进行尺寸相似性聚类确定刻度条连通区域；

所述的亮刻度仪表中刻度线空间分布特点是指刻度线的向心性、色彩一致性、刻度线等间距性以及对称性，基于这些特征进行刻度条聚类验证；

步骤3)中的刻度线提取包括以下步骤：a)、将内部轮廓绘制在新的黑色图像上，内部填充为白色；b)、将内部轮廓的部分碎片形成的半径最小的内圆也绘制在另一幅新的黑色图像上，内部填充为白色；c)、使用尺寸为3的正方形核，将内圆膨胀；d)、轮廓图与内圆图做差；在轮廓图中为白色像素，但是在内圆图中为黑色像素的，作为差值图中的前景像素，否则为背景；e)、在差值图中提取连通域，作为刻度线；

所述的步骤3)中的提取刻度线验证包括以下几方面的检测：a)、检测刻度线的延长线是否经过或者接近圆心，如果圆心到直线的距离不超过10个像素，则认为经过圆心；b)、检测刻度线平均亮度：刻度线平均亮度，彼此不超过20；c)、检测刻度线的最小外接矩形：刻度线的最小外接矩形长宽比都大于4，彼此长度之差不超过5个像素，高度之差不超过3个像素；d)、检测刻度线中心到圆心距离：刻度线中心到圆心距离彼此不差过5个像素；e)、检测相邻刻度线之间的此距离：相邻刻度线之间的此距离是稳定的；多个距离值，彼此相差不超过5个像素；e)、检测刻度线的对称性：刻度线满足对称性。

2.根据权利要求1所述的仪表刻度线位置自动检测方法，其特征在于，尺寸相似性聚类确定刻度条连通区域的过程如下：

a)、设定初始聚类数目为1；b)、遍历各个连通域，依次将各个连通域加入聚类；c)、计算当前聚类中连通域的长和宽的平均值；d)、如果当前聚类中，长和宽的标准差，有一个超过了阈值5，则将新的连通域单独作为一个类；e)、依次遍历，直到所有的连通域都已经放入到聚类中为止；f)、找到数目最多的两个聚类，作为待考察的连通域。

3.根据权利要求1所述的仪表刻度线位置自动检测方法，其特征在于，步骤2)还包括在刻度条聚类验证后进行的通过圆形拟合滤除不属于圆形上的刻度线步骤。

4.根据权利要求1所述的仪表刻度线位置自动检测方法，其特征在于，步骤3)中所述的图像处理以及刻度线提取过程如下：

a)、圆形拟合，舍弃不合格圆：利用连通域的轮廓点，作为边缘点；在这些边缘点的基础上，利用Hough圆形检测算法，进行圆形拟合；统计拟合圆上边缘点的数目，如果边缘点数目小于圆周长的30％，则认为该拟合圆不合适，舍弃；

b)、同心圆检测，保留同心圆：将拟合得到的所有的圆，两两之间进行比较；如果两个圆的圆心坐标欧氏距离小于5个像素，则认为是同心圆，保留，否则，舍弃；

c)、确定外部轮廓和内部轮廓：找到同心圆中的最大圆，作为暗刻度仪表中圆形表盘的外轮廓；进一步找到该外轮廓所在连通域的内部轮廓，在内部轮廓进行刻度线提取。