[发明专利]一种指针式仪表自动识别方法

权利要求书

1.一种指针式仪表自动识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采集变电站每种仪表的模板图像，获取每张模板图像的刻度分布和指针位置，任一张模板图像以及其上的刻度分布和指针位置保存在一个文件中，每个文件具有不同的命名，记作模型文件；

步骤二、将每张模板图像进行放大、缩小和旋转，得到同一坐标系下的同一种类的多角度多尺度的同源图像，并提取同源图像的特征点计算特征向量进行归一化处理，进行同类仪表的图像建模；

步骤三、输入待检测的仪表图像并提取其中的椭圆和矩形区域，将所提取的区域与不同的模板图像进行匹配并计算区域匹配度，获知匹配度最高的模板图像，预设区域阈值，若最高区域匹配度高于区域阈值则判定为仪表区域，此时具有最高区域匹配度的模板图像认定为待检测仪表对应的模板图像，将仪表图像与对应的模板图像做透视变换使其位于同一坐标系下，实现仪表定位；

步骤四、根据仪表定位结果对待检测的仪表图像进行线段检测，并将检测到的所有线段与步骤三中获取的对应的模型文件中的指针位置、指针长度和指针中心位置进行匹配并计算指针匹配度，预设指针阈值，若指针匹配度高于指针阈值则判定为指针，实现指针定位；

步骤五、根据指针定位结果寻找距离其最近的分别位于其两侧的两个指针刻度，并对比对应的模板图像和模型文件，计算指针读数，输出指针读数实现仪表自动识别；

计算指针读数的具体方式为：根据指针定位结果获取指针坐标，并根据模型文件获取指针位置两侧的两个指针刻度坐标，将两个指针刻度分别与中心点连线，计算两条连接线间的角度thea1，计算较小刻度的连线与指针线段的角度thea2；根据模型文件获取两个指针刻度值value1和value2，其中value1为较小的刻度值，value2为刻度较大的刻度值，则指针的读数为value=value1+thea2*(value2-value1)/thea1。

2.根据权利要求1所述的指针式仪表自动识别方法，其特征在于，所述步骤一中“获取每张模板图像的刻度分布和指针位置”的具体方式为：在计算机中建立一个建模程序，该建模程序按照一定的顺序获得每张模板图像在该建模程序中的中心位置坐标、指针起点坐标、指针终点坐标、每个刻度坐标及刻度值并存储在模型文件中；在该建模程序中输入该张模板图像的表盘刻度的最小值和最大值并存储；获取指针所指位置的最小刻度值、最大刻度值和中间刻度值，用于确定指针所指的范围方向。

3.根据权利要求1所述的指针式仪表自动识别方法，其特征在于，所述步骤二中“提取同源图像的特征点计算特征向量进行归一化处理，进行同类仪表的图像建模”的具体方式为：提取同源图像中的每幅图像的特征并保存特征点；根据特征提取结果，生成每个特征点的多维特征向量并保存；对所有的多维特征向量进行归一化处理；根据每张模板图像所在的模型文件读取该模板图像的刻度分布和指针位置，实现同类仪表的图像建模。

4.根据权利要求1所述的指针式仪表自动识别方法，其特征在于，所述步骤三中“提取待检测的仪表图像的椭圆区域”的方式为：对待检测的仪表图像进行预处理以去除噪声的干扰；对预处理后的待检测图像进行边缘检测获取边缘图像；提取边缘图像中的弧线，去除短弧和直弧；根据弧线的凸性进行分类，确定每个弧线所属的象限；寻找包含至少三个不同象限的弧线组合，选取满足凸性、相互位置和相同中心条件的弧线作为候选椭圆；估计椭圆参数，根据估计结果与实际边缘像素的适应性对候选椭圆进行验证，获取最终的椭圆位置。

5.根据权利要求4所述的指针式仪表自动识别方法，其特征在于，所述步骤三中“提取待检测的仪表图像的矩形区域”的方式为：对预处理后的待检测图像进行边缘检测，获取所有线段集合；预设线段的长度阈值，剔除小于长度阈值的线段，获取优选线段集合，并根据线段长度进行排序；在优选线段集合中对具有共同角点的线段进行聚类，得到同角点线段集合；获取同角点线段集合的角点和边，形成初始的闭合矩形区域；合并剩余的未闭合的矩形区域，获取所有的闭合矩形区域，实现矩形检测。