[发明专利]一种基于近似极心的指针表计表盘展开方法

说明书

本发明提供一种基于近似极心的指针表计表盘展开方法，包括步骤一：设立笛卡尔坐标系XOY，标定刻度点位置，并计算中心点坐标，使所有相邻标定刻度点与中心点的夹角之方差最小；步骤二：以中心点为极点建立极坐标系；步骤三：将表盘图像从极坐标系映射至直角坐标系，曲线映射成直线；步骤四：选取展开表盘中文字、污损等干扰较小区域，统计每行灰度值最深的区域，求解均值即为表计指针指向的刻度位置。本发明能够解决传统的人工抄表方式，工作量大，效率低，不安全，不利于数据统计和查询，同时也无法实时对变电站中基础电力设施进行监控的问题，解决了安全隐患。可以复杂环境下对机械式电表进行快速、可靠、精确地远程智能读数，设计新的方法。

技术领域

本发明涉及电表设备领域，具体为一种基于近似极心的指针表计表盘展开方法。

背景技术

变电站是输电和配电的集合点，是电力系统的重要组成部分。变电站需要记录各表计的读数并监测其相关状态以保障电变站的正常运作和电力数据的收集、统计。变电站中各种表计数目繁多，传统人工抄表方式下，工作量大，效率低，不安全，不利于数据统计和查询，同时也无法实时对变电站中基础电力设施进行监控，造成了一定的安全隐患。随着电子信息技术高速发展，各行各业都在走向数字化和智能化的今天，利用现代化设备和识别算法，针对复杂的实际工业环境，实现自然场景下表计的智能读数并记录，以高效安全的方式代替落后的传统抄表方式有着非常重要的意义。实时监控变电站中基础电力设施，在第一时间发现并解决供电故障，以保证民用和工业的稳定供电十分重要。

申请号为CN201510345598.2的中国专利公开了一种基于图像配准的机械式表计识别方法，主要包括以下内容：首先对电表的标准图像的刻度点进行手工标定，利用快速鲁棒性特征匹配方法将待识别图像与标准图像的特征点对进行匹配，然后对待识别图像做透视变换，完成待识别表计图像的配准，最后通过对表盘中特定区域的灰度值比较识别指针的位置，即可计算出电表的读数。但是该方法的识别预处理和判断指针位置均存在误差，如因人工标注的刻度点位置可能存在偏差及表盘刻度不均匀等原因，很难求解出使得人工标定刻度点在一段圆弧上均匀分布的曲线方程，导致后续读数存在误差。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于近似极心的指针表计表盘展开方法，能够提高识别指针位置的精度，提高读数的准确度。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种基于近似极心的指针表计表盘展开方法，包括以下步骤：

步骤一：设立笛卡尔坐标系XOY，标定刻度点位置，并计算中心点坐标，令相邻标定刻度点与中心点的夹角之方差最小，相邻标定刻度点与中心点的夹角集合描述如下：

步骤二：以中心点为极点建立极坐标系，近似弧线Arc(p_i,p_i+1)极坐标方程为r＝kθ+b，可求得Arc(p_i,p_i+1)上的点(r,θ)坐标为

步骤三：将表盘图像从极坐标系映射至直角坐标系，曲线映射成直线；

步骤四：选取展开表盘中文字、污损等干扰较小区域，统计每行灰度值最深的区域，求解均值即为表计指针指向的刻度位置。

进一步的，在本发明中，步骤一中计算中心点坐标的方法如下，最小二乘求解过点集P的椭圆方程，椭圆中心即为中心点坐标。

进一步的，在本发明中，步骤一中计算中心点坐标的方法如下，求解两两标定刻度点连线的中垂线方程，进而求解中垂线方程两两之间的交点，交点的均值即为中心点坐标；

设有笛卡尔坐标系XOY，人工标定刻度P＝{p₁,p₂,...,p₇}

假设点p1,p2构成线段的中垂线为midperpendicular(p1,p2),