柱面型指针式电压表的自动读数方法的研究

摘要

目前，国内仪表校准和检定工作主要还是由人工完成的，这种人工读取数据的方式，存在着工作效率低，检测精度难以保证等缺陷。如何解决这些问题已越来越引起仪表生产厂商和计量检测部门的关注。随着数字图像处理技术的发展，将图像识别技术运用到仪表检定系统中，用计算机代替人眼对仪表示值的读取，越来越受到人们的重视。为此，针对仪表示值进行自动读取的研究具有重要的现实意义。
　　指针式读数系统受仪表特点的制约，不同表盘需要采用不同的处理方法。本文专门就柱面型指针式电压表进行研究，主要做了如下工作：
　　(1)设计柱面表盘指针式电压表图像采集硬件系统。和步进电机驱动以改变被测仪表和摄像头相对位置的复杂结构相比，本系统在保证测量结果准确性的基础上，具有结构优化、稳定可靠的优点。
　　(2)设计了必要有效的图像预处理算法。在图像预处理阶段，首先确定图像中的有效信息区域，通过减少后续的信息处理量来提高系统处理速度。在图像去噪问题上，比较了几种中值滤波算法的优缺点，提出基于多级查找表的快速中值滤波算法，实验表明，该算法对快速去除热电子噪声效果良好。对于细化后指针和刻度骨架的像素位置的偏转问题，提出细化校正算法，保证后续的自动读数能可靠进行。
　　(3)设计柱面表盘图像的自动读数算法。通过分析柱面变换和几何复原的原理，提出将穿线法和几何复原相结合计算示数的方法。该算法可将指针和刻度的像素级位置经过柱面几何复原后计算到亚像素级，确保读数的精度。
　　(4)分析仪表自动读数系统的误差来源。实验结果表明，本系统具有速度快、误差小的特点，能满足工程需要。

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第1章 绪论

1.1 研究的目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作与特色

第2章 总体方案设计

2.1 基于数字图像技术的仪表自动读数原理

2.2 系统结构

2.3 系统的软件组成

2.4 本章小结

第3章 自动识别系统的图像采集和预处理

3.1 图像采集

3.2 真彩色图像的灰度化处理

3.3 确定仪表研究的感兴趣区域

3.4 图像去噪

3.5 图像分割

3.6 图像细化和细化校正

3.7 本章小结

第4章 图像的自动读数系统

4.1 柱面表盘图像的校正

4.2 柱面图像的复原

4.3 穿线法确定指针和刻度的位置

4.4 本章小结

第5章 实验结果和误差分析

5.1 实验数据

5.2 误差分析

5.3 本章小结

第6章 课题总结与展望

6.1 课题总结

6.2 对后续开发的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢