[发明专利]一种基于模板旋转匹配的指针仪表读数的方法及系统

权利要求书

1.一种基于模板旋转匹配的指针仪表读数的方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取包含指针仪表图形的采集图像；

基于模板旋转匹配法定位并截取所述采集图像中的所述指针仪表图形；

对所述指针仪表图形进行处理，得到所述指针仪表图形的二值图像；

根据所述二值图像，识别获取指针旋转中心点和指针长度；

基于所述指针旋转中心点和所述指针长度获取指针位置、仪表起始刻度和仪表终止刻度；

基于所述指针仪表图形中的刻度分布，根据所述指针位置、所述仪表起始刻度和所述仪表终止刻度计算仪表读数；

所述基于所述指针旋转中心点和所述指针长度获取指针位置、仪表起始刻度和仪表终止刻度包括如下步骤：

基于所述指针旋转中心点建立极坐标，所述指针旋转中心点为所述极坐标的原点；

根据所述指针长度、预设的极角步长和角度范围对所述极坐标进行遍历搜索，获取所述极坐标内的像素坐标点，所述角度范围为(0,2π]；

分别判断每个所述像素坐标点的白色得分值，若所述像素坐标点位于白色区域，则对应的白色得分值为1；若所述像素坐标点未处于白色区域，则对应的白色得分值为0，所述白色区域包括基准类圆的覆盖区域、刻度覆盖区域和指针投影区域；

根据所述极角步长和所述角度范围，分别统计各个极角时的白色得分总值，所述白色得分总值为所述指针长度范围内所有像素坐标点的白色得分值之和；

选取最大白色得分总值对应的极角为指针极角，根据所述指针极角计算获取所述指针位置；

基于各个极角时的白色得分总值，分析获取所述仪表起始刻度和所述仪表终止刻度；

所述基于各个极角时的白色得分总值，分析获取所述仪表起始刻度和所述仪表终止刻度包括如下步骤：

分别计算各个极角时的第一平均值和第二平均值，所述第一平均值为前N个极角所对应的白色得分总值的加权平均值，所述第二平均值为后N个极角所对应的白色得分总值的加权平均值，其中N≥2；

计算所述第一平均值和所述第二平均值的绝对差值；

判断所述绝对差值是否大于预设的阈值；

若所述绝对差值不大于预设的阈值，则不判断对应极角是否大于270°；

若所述绝对差值大于预设的阈值，则判断对应极角是否大于270°；

若对应极角大于270°，则对应的极角为所述仪表终止刻度对应的角度；

若对应极角不大于270°，则对应的极角为所述仪表起始刻度对应的角度。

2.根据权利要求1所述的一种基于模板旋转匹配的指针仪表读数的方法，其特征在于，所述基于模板旋转匹配法定位并截取所述采集图像中的所述指针仪表图形包括如下步骤：

采集多种类型指针仪表的指针仪表图像并建立仪表模板库；

基于所述采集图像从所述仪表模板库中选取对应的指针仪表图像作为标准图像；

基于所述采集图像的像素信息和所述标准图像的像素信息，利用归一化互相关匹配法计算多个定位参数，所述定位参数包括相关系数和旋转角度；

筛选多个所述定位参数以获得最优定位参数，根据所述最优定位参数定位并截取所述采集图像中的所述指针仪表图形。

3.根据权利要求2所述的一种基于模板旋转匹配的指针仪表读数的方法，其特征在于，所述筛选多个所述定位参数以获得最优定位参数包括如下步骤：

利用非极大值抑制法初步筛选多个所述定位参数，得到初步筛选结果；

对所述初步筛选结果在所述采集图像中所对应的区域进行四邻域搜索分析，得到最优梯度搜索方向；

基于所述最优梯度搜索方向，利用局部梯度法对所述初步筛选结果进行进一步筛选，得到二次筛选结果；

对所述二次筛选结果进行二次曲线拟合，得到最优定位参数。

4.根据权利要求1所述的一种基于模板旋转匹配的指针仪表读数的方法，其特征在于，所述对所述指针仪表图形进行处理，得到所述指针仪表图形的二值图像包括如下步骤：

对所述指针仪表图形进行去噪处理，得到去噪图形；

将所述去噪图形灰度化处理，得到灰度化图形；

采用阈值分隔法将所述灰度化图形转换为二值图像。