[发明专利]一种基于机器视觉的指针式仪表读数识别方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的指针式仪表读数识别方法，包括：使用LSD直线检测算法提取待识别图像中仪表盘的所有直线段；利用长度约束和中心约束过滤掉非指针的直线段得到指针线；将指针线的长度以及指针线距离圆心点的距离作为加权值，通过线性加权，以人工虚拟的0°标准线为基准，得到待识别图像中的仪表指针偏转角度；对于模板图像执行上述步骤得到模板图像中的仪表指针偏转角度，结合模板图像的已知参数，得到待识别图像中的指针式仪表读数。本发明方法可以实现电力、化工、石油等行业的智能巡检系统中指针式仪表的读数识别，实用性好，实时性强，指针式仪表读数识别准确率高。

技术领域

本发明属于图像处理和模式识别技术领域，更具体地，涉及一种基于机器视觉的指针式仪表读数识别方法。

背景技术

随着工业自动化、图像处理和模式识别技术的发展，对广泛应用于电力、石油、化工等行业的各类指针式仪表，需要进行机器人智能巡检，以代替人工巡检，提高巡检效率，降低人工巡检的危险和巡检成本。

对于指针式仪表的读数识别，现有的方法一般是通过Hough(霍夫)变换找到指针直线段，然后通过计算指针直线段的角度，得到仪表读数。该方法要求指针直线段足够长，否则容易造成检测失败或检测精度不高；且霍夫变换直线检测方法时间复杂度高，实时性不强。因此，现有的指针式仪表读数识别方法存在实用性不好，实时性不强，且读数识别准确率不高的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于机器视觉的指针式仪表读数识别方法，由此解决现有的指针式仪表读数识别方法存在实用性不好，实时性不强，且读数识别准确率不高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于机器视觉的指针式仪表读数识别方法，包括：

(1)使用LSD直线检测算法提取待识别图像中仪表盘的所有直线段；

(2)对于所有直线段，利用长度约束和中心约束过滤掉非指针的直线段，得到指针线；

(3)将指针线的长度以及指针线距离圆心点的距离作为加权值，通过线性加权，以人工虚拟的0°标准线为基准，得到待识别图像中的仪表指针偏转角度；

(4)对于模板图像执行步骤(1)-(3)，得到模板图像中的仪表指针偏转角度，根据待识别图像中的仪表指针偏转角度和模板图像中的仪表指针偏转角度，结合模板图像的已知参数，得到待识别图像中的指针式仪表读数。

进一步地，步骤(1)的具体实现方式为：

通过检测待识别图像每个像素点灰度的梯度值以及梯度方向来检测直线，得到待识别图像中仪表盘的所有直线段。

进一步地，长度约束为：直线段的长度大于s*Z，s的取值在0.15～0.2之间，Z为待识别图像的对角线的长度。

进一步地，中心约束为：直线段到指针式仪表圆心点的距离小于t*Z，t的取值在0.04～0.08之间，Z为待识别图像的对角线的长度。

进一步地，待识别图像中的仪表指针偏转角度为：

k₁＝n₁*θ₁+n₂*θ₂+.....+n_i*θ_i

其中，k₁为待识别图像中的仪表指针偏转角度，n₁+n₂+…+n_i＝1，θ_j表示第i条指针线对应的角度，是以人工虚拟的0°标准线为基准，逆时针方向为正方向；l_i表示第i条指针线的长度，d_i表示第i条指针线到指针式仪表圆心点的距离。