基于图像分析与处理的电能表示值读取系统

摘要

目前长寿命机械式电表、全电子式电表只有码盘显示用电数据，因其价格便宜、使用寿命长，得到了广泛应用，但需要依靠人工进行抄表和收费管理。为实现抄表终端的信息化，本文提出了基于数字图像处理技术的自动抄表和自动识别读数的解决方案。即设计抄表器，用其上的摄像头采集电表数字码盘的图像信息，自动对采集的表盘数据进行处理，识别出电表数字码盘的数字信息(电量值)以及用户的ID信息，并将信息存入抄表器中，实现抄表终端的信息化。 论文利用数字图像处理技术和嵌入式技术，设计了电能表示值读取系统。采用CMOS图像传感器OV5017采集电能表示值图像，应用CPID来设计图像数据采集接口，通过逻辑综合优化设计，实现了功能仿真和时序分析，减少了CPU端软件设计的复杂度，提高了数据采集速度，使得采集图像的清晰度有了很大的提高，为图像数据的有效识别打下基础。设计了键盘和液晶显示器接口，实现了友好的人机界面。 本文根据普通电能表的表盘数字特征采用了基于Canny算子的分割处理算法，减小了数据运算量，提高了准确率；在图像预处理环节，提出了基于增大亮度和对比度的平均阈值法，提高了二值化图像的清晰度和可处理度，为后续的图像处理奠定了基础；采用了数字特征提取法，进行数字识别，即对每个数字提取横线、竖线、水平过线数、垂直过线数四个特征，并设立相应的特征表，既简化了数字识别算法，又提高了识别准确度。 基于图像分析与处理的电能表示值读取系统，把抄表工作从繁重的体力劳动中解放出来，实现自动抄表，是抄表系统的一种很好的替代与补充，将有很好的发展前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1课题背景

1.1.1电能表的分类

1.1.2抄表方式现状

1.2研究内容

1.3作者工作

第二章系统概述

2.1概述

2.2系统设计

2.2.1系统设计介绍

2.2.2硬件模块设计介绍

2.3主处理器模块

2.3.1 TI的DSP芯片

2.3.2 TI的DSP芯片的主要特点

2.3.3 TMS320C5509数字处理器

2.3.4集成开发环境CCS

2.4本章小结

第三章系统硬件设计

3.1图像传感器选择

3.1.1 CMOS图像传感器简介

3.1.2 OV5017的基本性能

3.2 CPLD协处理器设计

3.2.1 CPLD简介

3.2.2 DSP+CPLD架构设计

3.2.3图像采集模块的硬件设计

3.2.4 CPLD的程序设计

3.3系统其他硬件模块设计

3.3.1人机交互模块设计

3.3.2电源模块设计

3.3.3外设模块

3.4本章小结

第四章图像处理在系统中的应用

4.1图像分割

4.1.1表盘图像特征

4.1.2边缘检测

4.1.3表盘图像行区域检测

4.1.4表盘图像列区域检测

4.1.5表盘图像分割定位结果

4.2二值化

4.2.1全局阈值法

4.2.2局部阈值法

4.2.3动态阈值法

4.2.4基于增大亮度和对比度的平均阈值法

4.3灰度变换

4.3.1灰度线性变换

4.3.2分段线性灰度变换

4.3.3非线性灰度变换

4.3.4基于电表图像灰度期望的分段线性变换

4.4滤波

4.4.1邻域平均法

4.4.2中值滤波

4.5图像细化及识别

4.5.1图像细化

4.5.2图像识别

4.6添加用户ID的可行性分析

4.7本章小结

第五章总结

参考文献

攻读学位期间的研究成果

附录

致谢