[发明专利]一种变电站指针式仪表读数识别方法

权利要求书

1.一种变电站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）采用基于霍夫变换的圆周检测方法检测仪表图像内刻度线所在的初始圆周，同时在初始圆周内、外侧检测一组同心圆以验证初始圆周检测的正确性，并实现一定宽度的刻度区域检测；

（2）基于同心圆圆心和半径，在图像空间以扫描的方式检测刻度线处的数字位置，并对检测出的数字区域进行图像抠取；

（3）对抠取出的数字区域图像根据其在刻度线上的位置信息，计算每个数字原始位置相对于仪表图像纵坐标轴的倾斜角度，并对其进行相同角度的回正旋转，以实现对应数字倾斜的修正，然后采用模板匹配方法对旋转后的数字进行识别；

（4）对识别出的数字进行分析和计算，同时由其倾斜与回正识别过程验证刻度区域检测的正确性；识别出数字后，从数字中心与同心圆圆心连线，记录与初始圆周交叉点坐标，并标记交叉点处的刻度值为该数字值；

（5）在刻度区域检测和数字识别的基础上，根据同心圆圆心和半径提取表盘的指针区域图像，采用霍夫变换检测特定区域内的直线，检测结果作为仪表指针识别结果；

（6）根据已识别出的数字和指针位置计算仪表的指针读数：如果指针两侧均有识别出的数字，则采用折半法进行读数计算；如果某一侧没有识别出数字，则根据已有刻度数字采用距离法在初始圆周上补充相应的数字，再采用折半法进行指针读数计算。

2.如权利要求1所述的一种变电站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，步骤（1）具体包括如下步骤：首先采用Canny算子对仪表图像进行边缘检测，然后设置角度参数范围为[0，π]，角度步长为0.01，半径参数范围为图像高度的1/1到3/4，半径增加步长为1，进行霍夫变换得到初始圆周的圆心O和半径R；同时以O为圆心，半径R为初值，分别以步长+1、-1进行循环搜索，根据仪表的刻度线高度确定R的变化范围，找到满足累加值在最大值的1/6到1/2，且累加值大小差值在20%以内的同心圆，这些同心圆上的弧线组成的区域就是仪表刻度区域，同心圆的数量代表了刻度区域的宽度，如果同心圆在R的步长+1方向，则表示刻度区域在初始圆周外侧，否则在内侧。

3.如权利要求1所述的一种变电站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，步骤（2）具体为：在刻度区域检测的基础上，数字区域和刻度区域在初始圆周的同一侧方向，根据数字的横向间隔分布特性，进行数字位置扫描搜索：首先通过扫描计算数字的高度，在图像空间以初始圆周的圆心O为圆心，半径大于刻度区域为初始值且步长为1，假设数字在初始圆周外侧，从刻度区域的左侧边缘点以角度步长0.01扫描至右侧边缘，同时记录半径终端经过的弧线上边缘点数量；当一次扫描完成产生的边缘点数量不大于5时，认为已经到数字区域的顶端，停止扫描并记录扫描半径值，则数字的高度为扫描次数；然后，通过扫描获得数字的左右边界，在图像空间以O为圆心，从刻度区域的左侧边缘点以角度步长0.01扫描至右侧边缘，在每个角度上，以半径大于刻度区域为初始值、终值到数字区域的顶端且步长为1，假设数字在初始圆周外侧，进行径向扫描，同时记录半径终端在图像空间经过边缘点数量；根据所记录边缘点的数量和数字在图像中的大小比例，连续无边缘点说明是数字之间的空白区域，连续有边缘点说明是数字区域，由此得到数字的左右边界；数字的左右边界结合前面得到的数字高度，可以得到刻度线上的每个数字位置，并对每个数字区域在原始图像中进行抠取。

4.如权利要求1所述的一种变电站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，步骤（3）的具体过程为：检测出数字位置并对其进行抠取后，根据数字在刻度线上的位置信息，计算每个数字的倾斜角度，也就是其位置点到同心圆圆心的连线与图像空间中的垂线的夹角，对抠取的数字区域图像进行相同夹角的回正旋转，以实现对应数字倾斜的修正，对旋转后的数字图像做二值化和标准化，采用模板匹配方法识别数字。

5.如权利要求1所述的一种变电站指针式仪表读数识别方法，其特征在于，步骤（5）具体包括：基于圆心O和半径R的初始圆周选取指针检测区域，重新进行灰度化和二值化预处理操作，采用拉普拉斯算子进行边缘检测，最后采用霍夫变换检测并找到过圆心O且在刻度区域范围内的直线，如果检测出两条相近的指针直线，采用最小二乘法进行合并，得到一条直线作为最终指针检测结果。