[发明专利]一种指针式仪表的准确读数识别系统及方法

权利要求书

1.一种指针式仪表的准确读数识别系统的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：对双目摄像机进行双目标定,获取双目摄像机的内参和外参；

步骤S2:通过标定后的双目摄像机采集得到图像，并利用获取的内参实现立体水平校正，使得左右图像对齐,并将图像输入至图像预处理模块；

步骤S3：通过图像预处模块提高初始图像质量，提取表盘主要刻度及指针针尖图像像素坐标，并输入至三维检测模块；

步骤S4：三维检测校正模块利用双目检测算法，计算指针针尖三维信息和表盘平面三维信息，构建出仪表盘平面和指针针尖相对位置关系，实现仪表三维化；

所述步骤S4具体为：

步骤S41:根据摄像机的内参，并利用Bouquet校正算法对双目图像进行水平校正；

步骤S42:利用双目检测算法，获得针尖的深度信息和仪表盘的深度信息；

步骤S43:通过像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系和世界坐标系4种坐标系之间的转换关系，根据得到任意3对点像素坐标和相机视差D，利用双目检测算法，计算获得各点对应的深度z,计算公式如下：

其中,x,y,z是二维平面点经过计算后在三维空间坐标系中对应点的坐标，f为焦距，B为两个相机光心之间的距离；

步骤S44:根据指针针尖点和仪表盘上3对点像素坐标信息重建出仪表盘所在平面S，建立仪表盘平面的空间方程，并利用空间关系，获取指针针尖在仪表盘空间平面位置上垂直投影的交点三维坐标；

步骤S5：三维检测校正模块通过坐标系转换关系和垂直投影，对指针在仪表盘平面重定位，以完成对指针位置信息的校正；

步骤S6：识别结果输出模块根据已提取主要刻度和指针针尖坐标位置信息，计算输出最终读数识别结果。

2.根据权利要求1所述的一种指针式仪表的准确读数识别系统的识别方法，其特征在于：所述双目摄像机的内参包括摄像机x、y两个方向的焦距和相机成像中心；双目摄像机的外参包括旋转矩阵、平移向量和视差。

3.根据权利要求2所述的一种指针式仪表的准确读数识别系统的识别方法，其特征在于：所述步骤S3具体为：

步骤S31:采用分段线性变换法对图像进行增强处理；

步骤S32:采用二维中值滤波对图像进行去噪处理，消除或者减小采集过程中噪声所造成的影响；

步骤S33:根据HSV的值确定最佳阈值进行分割，运用腐蚀运算、膨胀运算，减少针尖附近干扰数据；

步骤S34:提取出指针仪表的主要刻度信息，从而确定刻度盘起始和结束范围，得到任意3对点像素坐标；

步骤S35:通过Hough变换获取仪表指针，计算通过Hough变换得到直线的交点，即指针针尖在图像中的像素坐标位置。

4.根据权利要求1所述的一种指针式仪表的准确读数识别系统的识别方法，其特征在于：所述步骤S6具体为：

步骤S61:利用极坐标与笛卡尔坐标系对应方程，将圆形刻度轴转换为笛卡尔坐标系；

步骤S62：根据针尖所处位置占量程的比与量程的乘积，即是当前时刻指针所指向的准确读数t，可以得到：

其中，X_p为指针针尖水平方向像素坐标值，X_start为刻度起始位置水平方向像素值，X_end为刻度末端位置水平方向像素值，range为该指针式仪表量程。