[发明专利]应用于复杂环境下指针仪表鲁棒高效智读方法

说明书

本发明公开了一种应用于复杂环境下指针仪表鲁棒高效智读方法。本发明首先进行图像采集及对图像进行预处理，然后采用改进的随机圆检测获得仪表中心。再指针对称度环向模板匹配法来进行指针线的拟合。最后得到仪表的读数。本发明能够检测完整的圆形，也能通过部分圆弧还原整个圆，实现对仪表中心的准确定位。同时解决了表盘内阴影对读数的偏差问题，而且克服了指针细化问题，达到了指针仪表指针的准确拟合。

技术领域

本发明涉及计算机图像处理技术领域，更具体的说，是一种基于机器视觉的复杂环境下指针式仪表鲁棒高效智读方法。

背景技术

指针式仪表读取技术是目前机器视觉领域研究的热点，也是模式识别领域一项重要的前沿技术和研究内容。指针式仪表具有结构简单、耐高压、防腐蚀、防电磁干扰、防水、防冻的特点，常见的指针式仪表有温度表，压力表，流量表，速度表等。指针式仪表的采集往往是人为读取，由于观察角度和视觉疲劳等因素，人工读数的结果往往不可靠，且不方便、耗时、低效。因此，基于机器视觉的指针式仪表读数识别方法得到大规模的研究及应用。

目前提出的大多数仪表识别算法针对光照均匀的条件能达到很好的识别效果，然而对于室外复杂环境的识别效果却不尽如人意。若拍摄角度存在偏移，霍夫圆检测存在耗时长且仪表中心不能很好拟合的问题；在指针提取方面，霍夫直线检测是一种有效的探测直线方法，但是它很容易被背景中的线和指针的宽度所影响；针对底部宽、尖端窄的指针式仪表，检测到的直线包含多条线段，需要调节很多参数且需要指针细化算法。剪影法可在没有指针的情况下创建模板图像，然后从捕获的图像中减去该模板图像以检测指针，然而该方法受环境影响较大不适用于室外指针式仪表的读取，因此迫切地需要一种针对室外恶劣天气环境的鲁棒高效的指针式仪表读数方法。

现有的指针式仪表图像智读方法大多针对亮度问题进行研究，未考虑到指针阴影、其他遮挡物阴影、镜面反光、镜面水雾对读数的干扰，因此系统的鲁棒性不能满足实际应用要求。

发明内容

本发明针对上述复杂环境下的干扰，提出一种指针式仪表自动读取方法。

本发明包括以下步骤：

步骤一、图像采集及对图像进行预处理

采集的图像为含有仪表正面且拍摄角度垂直于仪表盘表面的图像。

预处理包括：

采用具有色彩修复功能的多尺度视网膜增强算法，减少周围环境光照量的影响。

将图像减少通道数转化为灰度图。

采用中值滤波核去除噪声干扰。

步骤二、仪表中心的识别

获得指针仪表图像轮廓信息，从图像的轮廓中随机选取三个点，根据三点确定一个圆，寻找所有可能圆；

通过计算一定区域内的所有可能圆的圆心与区域中心的标准差来确定一个最大圆心密度区域，将该区域的中心作为圆的圆心；

将采用所有可能圆的半径的平均值作为最终圆的半径。

步骤三、指针线的拟合

对指针线段按以下三个原则进行初步过滤和筛选：

(a)指针长度不会大于表盘的半径；

(b)指针必定落在表盘内；

(c)指针所在直线必定经过表盘中心。

初步过滤和筛选后，针对指针定位结果中可能包含多条线段，执行指针对称度环向模板匹配法；