[发明专利]一种指针式仪表读数自动识别的图像处理方法

摘要

本发明公开的一种指针式仪表读数自动识别的图像处理方法，实现步骤如下（1）对图像进行Hough圆检测，使用加权平均法定位表盘圆心及半径，提取表盘区域方形图像；（2）图像预处理，提取仪表指针二值细化图像；（3）使用中心投影法确定指针角度；（4）提取零刻度线、满刻度线位置模板，标定量程起点、终点位置；（5）使用模板匹配得到零刻度线、满刻度线角度；（6）根据指针角度、零刻度线角度、满刻度线角度计算得指针读数。本发明解决了由于摄像机与指针式仪表相对位置不固定，导致在采集到的图像上仪表表盘位置不固定的问题，不仅可以消除人工读取仪表读数所造成的主观误差，而且可以提高效率和精度、保障人员安全、应用范围广、鲁棒性强。

主权项

一种指针式仪表读数自动识别的图像处理方法，其特征在于：包括以下步骤：1)读入摄像机所采集的原始图像；2)提取表盘区域方形图像；3)对步骤2)所述的表盘区域方形图像进行图像预处理得到指针二值细化图像；4)设置指针角度定位精度，根据步骤3)中得到的二值细化图像，使用中心投影法确定指针角度；5)获得表盘区域方形图像中的零刻度线、满刻度线位置；6)根据步骤5)中得到的表盘区域方形图像中的零刻度线、满刻度线位置坐标计算得零刻度线、满刻度线角度；根据步骤4)中指针角度所占量程比例计算得指针读数；所述步骤2)提取表盘区域方形图像的过程为：对图像进行Hough圆检测，使用加权平均法确定表盘圆心及半径，根据得到的表盘圆心及半径提取表盘区域方形图；所述Hough圆检测过程如下：21)根据现场拍摄情况及表盘原始图像大小W×H，定义最小表盘半径minR及最大表盘半径maxR作为Hough圆检测的其中两个输入参数，具体计算公式为：minR＝floor(min(W,H)/4)maxR＝floor(min(W,H)/2)其中，W为图像的宽度，H为图像的高度；22)对原始图像进行Hough圆检测，得到满足步骤21)中的多组圆心坐标及对应半径，即(xi,yi,ri)为一组圆参数；对所有圆心坐标xi、yi及半径ri分别进行加权平均，设置阈值，剔除与平均圆心坐标average_x、average_y及平均半径average_r相差较大的结果；对剩下的圆心坐标及对应半径再次进行加权平均，得到最终圆心坐标(final_x,final_y)和半径final_r；23)在原始图像中，以圆心坐标(final_x,final_y)为中心点，2×final_r为边长，提取表盘区域方形图像，去除背景干扰；将提取到的表盘区域方形图像作为后续图像处理步骤的输入图像；所述步骤5)获得表盘区域方形图像中的零刻度线、满刻度线位置的具体过程为：51)提取表盘零刻度线、满刻度线位置模板：根据表盘区域方形图像的大小及表盘刻度、示数大小，截取边长为的表盘零刻度线、满刻度线位置方形模板；其中，零刻度线位置模板中需包含零刻度线及起始刻度值；满刻度线位置模板需包含满刻度线及终止刻度值；52)在步骤51)所提取的模板中分别标定量程起点、终点位置：在零刻度线上选定某一点作为量程起点，其在零刻度线位置模板中坐标为(x0_start,y0_start)；在满刻度线上选定某一点作为量程终点，其在满刻度线位置模板中坐标为(x0_end,y0_end)；53)使用模板匹配法在表盘区域方形图像中找到两个模板的匹配位置(xm_start,ym_start)、(xm_end,ym_end)；其中，相似性度量使用归一化相关系数，计算公式为：R(x,y)=Σx′,y′(T(x′,y′)×I(x+x′,y+y′))Σx′,y′T(x′,y′)2×Σx′,y′I(x+x′,y+y′)2]]>其中，I为表盘区域方形图像，T为模板图像，(x',y')为模板图像中像素的坐标，R为结果映射图像；54)根据步骤52)中标定的量程起点、终点坐标及步骤53)中所得的模板匹配坐标，分别得到零刻度线及满刻度线在表盘区域方形图像中的坐标(x_start,y_start)、(x_end,y_end)，计算公式为：x_start=x0_start+xm_start,y_start=y0_start+ym_startx_end=x0_end+xm_end,y_end=y0_end+ym_end.]]>