[发明专利]一种基于虚拟表盘的指针表读数识别方法

摘要

本发明公开了一种通过建立指针表虚拟表盘来识别读数的方法，属于机器视觉技术领域，方法主要包括：采集仪表图像、定位仪表指针旋转中心、检测仪表镜子圆弧半径、分割无指针刻度线区域图像、计算所有刻度线特征图像的质心、建立虚拟表盘、检测读数指针的直线方程、分割位于镜子与刻度线之间的指针部分图像、计算指针部分特征图像的质心、建立虚拟指针等步骤，再虚拟表盘和虚拟指针的基础上进行仪表读数识别。满足了用户准确快速识别指针表读数的需求，由于只需在首次识别时建立仪表的虚拟表盘，在后续读数识别过程中便可以根据虚拟指针进行快速准确的判读，进而提高了仪表读数识别的效率和速度，也可以保持较高的读数识别精度，消除了人为误差对读数的影响。

主权项

1.一种基于虚拟表盘的指针表读数识别方法，其特征在于，包括如下步骤：通过刻度线图像的质心和指针旋转中心建立指针表的虚拟表盘；通过位于镜子与刻度线之间部分指针图像的质心和指针旋转中心建立指针表的虚拟指针；根据所述的虚拟指针和虚拟表盘，通过刻度匹配和线性插值进行仪表读数自动识别；对需识别读数仪表建立虚拟表盘的步骤，包括：在固定仪表和采集设备相对位置的情况下，采集两幅仪表图像；通过指针拟合直线交点定位仪表指针的旋转中心；通过bough变换检测仪表镜子的圆弧半径；通过指针的旋转中心和镜子的圆弧半径分割提取仪表的无指针刻度线区域图像；利用图像处理技术获得每条刻度线的特征图像；根据质心的计算公式计算每条刻度线特征图像的质心；根据指针的旋转中心和各刻度线质心确定对应的虚拟刻度线；计算各虚拟刻度线的偏转角，建立仪表的虚拟表盘；检测仪表镜子的圆弧半径的步骤，包括：将指针图像和原仪表图像进行相加，获得无指针仪表图像；采用Sobel算子对无指针仪表图像进行边缘检测；对获得的结果图像进行灰度反转、水平腐蚀、图像细化和边缘跟踪；根据Hough变换检测结果图像获得镜子的圆弧线方程，从而确定镜子的圆弧半径；对需识别读数仪表建立虚拟指针的步骤，包括：采集获得需要识别读数的仪表图像；将仪表图像与所述无指针仪表图像进行相减，获得仪表图像的指针图像；对指针图像进行灰度变换、灰度拉伸和图像二值化获得指针的特征图像；对指针特征图像进行最小距离法直线拟合获得指针直线方程；根据仪表指针的旋转中心、镜子的圆弧半径和指针直线方程分割提取位于镜子与刻度线之间的指针部分图像；对该部分指针图像进行灰度转换、灰度拉伸、二值化，然后通过最大连通域寻找获得该部分指针二值化图像；计算出该部分指针特征的质心，再作质心到指针旋转中心的连线作为仪表当前读数的虚拟指针，并计算虚拟指针的偏转角；根据虚拟指针和虚拟表盘进行仪表读数自动识别的步骤，包括：用虚拟指针的偏转角分别减去所有虚拟刻度线的偏转角获得角度差；寻找最小的正角度差及对应虚拟刻度线的编号；计算最小的正角度差与虚拟指针左右虚拟刻度线偏转角的角度差的比值，然后乘以虚拟指针相邻左右的虚拟刻度线间隔的读数，得到估读部分读数；虚拟指针左邻的虚拟刻度线对应的读数加上估读部分读数就是仪表读数识别的结果。