[发明专利]基于刻度搜索的指针式仪表自动读取方法

说明书

本发明公开了一种基于刻度搜索的指针式仪表自动读取方法，包括对仪表图像进行预处理获得仪表区域二进制图像，对仪表区域二进制图像进行概率霍夫变换，识别仪表指针；利用虚拟搜索框进行仪表刻度搜索；对仪表区域二进制图像进行连通域检测，确定候选数字区域，基于卷积神经网络识别候选数字区域中的刻度值；分别计算每个刻度值中心与所有刻度线起点之间的距离，将每个刻度值分配给距离自身最短的刻度，并根据刻度线的关系确定没有标注数值的刻度的刻度值；根据指针与其最接近的两个刻度之间的距离关系确定仪表读数。本发明提出了刻度值识别和刻度值推算算法，从而不需要数据库中的先验信息。

技术领域

本发明属于模式识别技术领域，具体为一种基于刻度搜索的指针式仪表自动读取方法。

背景技术

在室内配电房中，存在许多可以显示电柜设备和系统状态的仪表。这些电表中的大多数是指针式仪表，分析其原因是因为它们具有很强的抗电磁干扰性，结构简单并且维护成本低，但是它们没有任何数字接口，并且通常是人工读取其示数，这既耗时又不方便。此外，由于观察角度和视觉疲劳等问题，很可能会出现人为错误，从而使得人工读数的结果不可靠。因此，找到一种更准确、鲁棒性更强和可重复的方式来读取指针式仪表的示数是有重大意义的。

为了避免人工读取示数，提高准确性，现在已经有许多基于计算机视觉的算法来自动读取指针式仪表。其中大多数方法可以在一定程度上应用于读取任务，但是它们的缺点也很明显。大多数算法只能在具有均匀刻度的仪表中使用，这就限制了它们在非均匀刻度仪表中的应用。此外，它们需要找到仪表的中心点，因此就无法读取中心点隐藏在表盘后的正方形仪表，并且仪表中心点识别的误差会影响算法的准确性。最后，许多算法需要先验信息，例如下限和上限刻度的位置等，使得读取不方便。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种基于刻度搜索的指针式仪表自动读取方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于刻度搜索的指针式仪表自动读取方法，具体步骤为：

步骤1、对仪表图像进行预处理获得仪表区域二进制图像，对仪表区域二进制图像进行概率霍夫变换，识别仪表指针；

步骤2、利用虚拟搜索框进行仪表刻度搜索；

步骤3、对仪表区域二进制图像进行连通域检测，确定候选数字区域，基于卷积神经网络识别候选数字区域中的刻度值；

步骤4、分别计算每个刻度值中心与所有刻度线起点之间的距离，将每个刻度值分配给距离自身最短的刻度，并根据刻度线的关系确定没有标注数值的刻度的刻度值；

步骤5、根据指针与其最接近的两个刻度之间的距离关系确定仪表读数。

优选地，对仪表图像进行预处理获得仪表区域二进制图像的具体方法为：

从仪表图像中提取仪表区域图像，对仪表区域图像进行灰度化、滤波和二值化处理得到仪表区域二进制图像。

优选地，对仪表区域二进制图像进行概率霍夫变换，识别仪表指针的具体方法为：

对仪表区域二进制图像进行概率霍夫变换获得线段，分别计算每条线段的长度，将最长的线段作为指针，将剩余的线段作为刻度，其中，线段的长度的计算公式为：

式中，(x_s,y_s)和(x_e,y_e)分别是线段的起点和终点的坐标；

设定指针起点为线段靠近仪表中心的端点，终点是远离仪表中心的端点。

优选地，利用虚拟搜索框进行仪表刻度搜索的具体步骤为：

步骤2-1、生成一个矩形形状虚拟搜索框，所述搜索框的中心为指针的终点，搜索框长度根据经验设定，搜索框倾斜角度为指针的倾斜角度；