[发明专利]面向巡检机器人的变视角多仪表同时识别方法

权利要求书

1.一种面向巡检机器人的变视角多仪表同时识别方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：

步骤1：获取多仪表图像或视频数据；

步骤2：对视频数据的每一帧或者单一图像直接进行预处理；

步骤3：对预处理后的图像数据进行边缘检测；

步骤4：用改进Freeman编码法对边缘进行跟踪编码，所述改进Freeman编码法是设置0、2、4、6所代表的方向为主方向，编码过程中先判断当前点是否存在主方向点，若存在则继续判断按顺时针扫描的下个方向是否存在像素，若存在则当前编码往主方向进行；否则均将按Freeman编码法的顺时针方式从0开始对边缘进行搜索并编码；

步骤5：对得到的链码进行计算，筛选出每个仪表的表盘边缘；

步骤6：利用筛选出的表盘边缘和链码信息，对表盘进行定位并作正视化处理；

步骤7：对得到的所有表盘图像分别进行圆内对比度拉伸；

步骤8：对表盘图像中心区域使用最大类间方差法进行二值分割，然后利用快速概率Hough变换搜索直线集，找到直线集中且长度在阈值范围内的最长直线，并利用直线端点和圆心距离关系，生成指针向量；

步骤9：对步骤7得到的表盘图像进行边缘提取，滤除下扇区文字并利用半径缩小法获取刻度点集，利用刻度点集的关系筛选出基准刻度点，利用基准刻度点与圆心，生成基准刻度向量；所述下扇区为以y轴负方向为中心线，左右各40度区域；

步骤10：利用获得的指针向量和基准刻度向量，配合坐标系计算出当前夹角，利用角度法和量程信息计算当前读数。

2.根据权利要求1所述的面向巡检机器人的变视角多仪表同时识别方法，其特征在于步骤5所述对得到的链码进行计算是按照如下公式计算：

式中：num[k]表示方向k上在当前链码中的编码数量，k＝0，1,…,7；Ave1为0、2、4、6方向的编码数量的平均值；Ave2为1、3、5、7方向的编码数量的平均值；T_i和T_j是i方向和j方向的链码偏差比率值；T_ave则为链码偏差比率值的均值；

步骤5所述筛选出每个表盘边缘具体如下：

a.设置阈值Tc＝图像大小*0.01，链码长度小于Tc则不是表盘边缘；

b.T_ave＝0.45，是表盘边缘；

c.若存在Ave1或者Ave2是0，则该链码不是表盘边缘；

d.计算最高相似匹配度maxrate，当maxrate在区间0.6,0.88时，该链码是表盘边缘。

3.根据权利要求1所述的面向巡检机器人的变视角多仪表同时识别方法，其特征在于步骤6所述利用筛选出的表盘边缘和其链码信息，对各表盘进行定位并作正视化处理是生成当前表盘的外接矩形，利用矩形的四个顶点，抠取表盘及附带的少量边缘，计算正视化需要的透视矩阵后，使用如下公式对表盘进行透视变换，投影至正视面

式中：(x,y)为原始图像坐标，(x′,y′)为透视变换后对应的图像坐标，为计算得到的透视矩阵。

4.根据权利要求1所述的面向巡检机器人的变视角多仪表同时识别方法，其特征在于步骤9具体步骤如下：

(1)对图像使用Canny算子进行边缘提取，获得图像P2；

(2)以图像P2的中心为原点，建立xy坐标系，并滤除图像下扇区内文字；

(3)以图像P2的中心为原点，生成初始半径为0.83倍原始半径的圆，圆的半径以像素为单位逐渐缩小；在缩小过程中，如果当前时刻的圆与表盘刻度线的交点个数与上一时刻相比变化小于10个，则将当前时刻圆与刻度线的交点作为刻度线点集，刻度线点集中各点坐标以像素为单位；

(4)生成从xy坐标系原点到刻度线点集中各个点的向量，形成点集对应的向量集；

(5)根据向量集中各个向量与y轴正方向逆时针转角的大小，对向量进行升序排序；

(6)计算排序后向量集中当前向量和后一向量的夹角，如果夹角在85度到110度之间，那么当前向量为基准刻度向量。