[发明专利]基于轮廓拟合和径向分割的指针式仪表图像识别方法

权利要求书

1.一种基于轮廓拟合和径向分割的指针式仪表图像识别方法，用于对指针式仪表进行读数识别；其特征在于包括如下主要步骤：

步骤S1：首先提取指针式仪表图像的闭合轮廓曲线；

步骤S2：通过轮廓分离法将闭合轮廓分离成边缘轮廓曲线；

步骤S3：去除边缘轮廓曲线上的凸起；

步骤S4：去除边缘轮廓曲线上的干扰小轮廓，提取边缘轮廓曲线的连续部分；

步骤S5：然后将特征相似的边缘轮廓曲线进行合并，再然后用最小二乘法对合并后的边缘轮廓曲线进行圆拟合得到拟合圆；

步骤S6：以拟合圆直径上的像素点为对象，利用区域生长算法提取仪表指针所在位置的像素点集：将拟合圆划分成360条为以圆心为中点、长度为直径的线段，相邻两条线段的夹角为1°；然后依次遍历每条线段，首先计算每条线段上所有像素点的灰度平均值，然后将每个像素点的灰度值与该平均值进行比较，将灰度值与平均值比较结果相同的且位置相邻的像素点放在一起，形成一个单独的像素点集；接着统计每个像素点集的个数，用个数最多的像素点集来表示这条线段，将该像素点集画在一张图像上；当所有的线段遍历完后，会得到一幅包含仪表指针和刻度线的二值图；设置拟合圆的圆心O_c为种子点，设置生长终止条件的阈值为1，对该二值图利用区域生长算法提取出仪表指针所在位置的像素点集；

步骤S7：然后对像素点集进行最小二乘直线拟合，计算拟合直线的相似系数，最后比较所有拟合直线的相似系数大小和拟合圆的半径大小，进行仪表指针的定位和仪表盘的定位。

2.根据权利要求1所述的基于轮廓拟合和径向分割的指针式仪表图像识别方法，其特征在于步骤S1中：利用opencv自带的库函数对指针式仪表图像进行轮廓提取；调用opencv的库函数，对原始的仪表图像进行局部自适应二值化、查找轮廓处理，得到包含仪表闭合轮廓的二值图像。

3.根据权利要求1所述的基于轮廓拟合和径向分割的指针式仪表图像识别方法，其特征在于步骤S2中：对一个闭合仪表轮廓进行轮廓分离处理，得到上下两个半边缘轮廓曲线。

4.根据权利要求3所述的基于轮廓拟合和径向分割的指针式仪表图像识别方法，其特征在于步骤S2中将闭合的轮廓分离成两条半边缘轮廓具体步骤为：遍历一个闭合轮廓上的所有像素点，当有多个点的横坐标相同时，将这些点中纵坐标最小的点分在上边缘轮廓曲线的数组中，纵坐标最大的点分为下边缘轮廓的数组中，遍历完闭合轮廓上所有的横坐标后，原闭合轮廓被分离得到上下两条边缘轮廓曲线，分离后的边缘轮廓曲线形态更加细化，没有了闭合轮廓中像素点的重复性和杂乱性，边缘轮廓曲线对提高后续的轮廓拟合效果更加有利。

5.根据权利要求1所述的基于轮廓拟合和径向分割的指针式仪表图像识别方法，其特征在于步骤S3中，去除边缘轮廓曲线上的凸起具体流程为：对由轮廓分离得到的边缘轮廓曲线，依次遍历边缘轮廓曲线上的像素点，当相邻像素点的纵坐标大小变化趋势为由小到大再到小时，记录此极大值点；遍历完所有像素点后，比较相邻极大值点中间所包含像素点的数量，保留数量最多的一段作为新的边缘轮廓曲线；提取边缘轮廓曲线的连续部分时，需要根据相邻像素点纵坐标的差值来找到断开点的位置，选择相邻断开点间包含像素点个数最多的一段轮廓作为轮廓曲线上的主体圆弧轮廓部分。

6.根据权利要求5所述的基于轮廓拟合和径向分割的指针式仪表图像识别方法，其特征在于步骤S4中所述提取边缘轮廓曲线的连续部分具体流程为：对于每条边缘轮廓曲线，依次遍历曲线上的像素点，比较相邻像素点纵坐标差值的绝对值，当绝对值大于2时，则认为此处为一处断开点，记录此断开点的下标；遍历完所有的点后，比较相邻断开点之间像素点的数量，保留数量最多的一段作为新的边缘轮廓曲线，经过这种处理，原边缘轮廓曲线上的干扰小轮廓就会被去除。