[发明专利]一种指针式仪表自动识别方法

说明书

本发明提出一种指针式仪表自动识别方法，采集变电站每种仪表的模板图像并获取其刻度分布和指针位置且分类保存；将每张模板图像进行放大、缩小和旋转，得到同一种类的多角度多尺度的同源图像进行同类仪表的图像建模；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，将区域匹配度高于区域阈值判定为仪表区域；对仪表区域进行线段检测并计算指针匹配度，若指针匹配度高于指针阈值则判定为指针；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计算指针读数。本发明解决了仪表自动识别定位精度和识别精度较低的问题，提高识别精度。

技术领域

本发明涉及图像识别技术领域，特别涉及一种指针式仪表自动识别方法。

背景技术

指针式仪表具有结构简单可靠性高等优点，在变电站中广泛应用用于监控电力设备运行状态。对于指针式仪表的自动识别，现有研究包括利用hough变换同时识别指针和刻度，但是利用hough变换进行仪表定位，容易出现定位错误；在进行仪表建模时，现在的很多方法需要对变电站的每张电表进行建模，工作量大，实用性较低。而且，在实际应用过程中，受外界环境和设备条件的影响，采集的同类电表的图像形态各异，每张电表的角度、大小以及曝光程度不可避免的存在差异，目前对于这种存在差异的同类电表在处理时存在识别精度相对较低、算法受环境影响较大的问题。

发明内容

为了解决现有技术中指针式仪表自动识别中存在定位精度和识别精度较低的问题，本发明提出一种指针式仪表自动识别方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种指针式仪表自动识别方法，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。

优选的是，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，该建模程序可以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。

优选的是，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。