数显与指针仪表示值识别技术的研究与应用

摘要

目前，数字式仪表和指针式仪表是工业生产、检测过程中最普遍的参数输出设备，被广泛地应用于各个行业测量系统中。仪表的自动识别技术可以持续监视参数的变化，特别在某些像电力监控等系统中，为了实现无人值守、自动报警的功能，仪表数字和刻度读数识别技术就显得及其重要。
　　论文在简单的介绍当前国内外数显和指针仪表的示值识别背景和发展状况之后，论述了数显与指针式两种仪表的示值识别技术。根据应用需求和应用特点提出来了基于数字图像处理技术的仪表示值识别的解决方案，围绕这两种形式仪表读数判别进行了系统性的工作。
　　首先，在仪表图像预处理方面，采取了基于Otsu和Bernsen的二值化方法、基于面积和重心准则的图像去噪方法、采用数学形态学中的击中击不中变换来细化图像等，得到目标和背景分离明显的二值图像。用大量仪表图像在不同条件下做实验，证明以上预处理方法是有效的。
　　其次，采用图形化界面完成表盘图像的定位与分割。对于数字显示仪表，得到细化后的单幅数字图像。对于指针式仪表，定位出刻度区域，得到表盘图像，然后用剪影法检出指针。此外还设计了一个图像预处理用户界面平台来完成图像预处理、定位与参数定制等操作。
　　之后，论文在研究分析现有数显仪表数字识别现状的基础上，针对数显仪表提出一种基于结构特征和模板匹配的方法，能够对七段码和印刷体显示两种形式数字进行识别。首先利用结构特征对数字进行初步分类，由于某些字符对于一些特征量具有一定程度的相似性，因此在初步分类过程中对容易误识的数字再进行进一步的模板匹配，利用字符的整体特征来提高系统的识别正确率。这样也缩小了模板匹配的字符对象范围，提高匹配速度，达到识别实时性要求。
　　接下来，对指针式仪表的读数判别，采用改进后的Hough变换检测指针位置，输出所在直线角度等参数信息并根据指针的偏转角度来判断指针的读数。本文的数显和指针式仪表示值识别处理过程算法简单、识别速度和精度高，对各种类型的仪表处理均满足应用需求。
　　最后，对全文工作进行了总结，针对存在的问题提出进一步改进方向。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 应用需求

1.4 本文主要研究内容和章节安排

第二章 研究相关的数字图像处理基础

2.1 数字图像处理概念

2.2 图像的数字化表示

2.3 数字图像处理的基本运算

2.4 数字图像处理方法

2.5 本章小结

第三章 仪表图像预处理及分割方法研究

3.1 表盘图像预处理

3.2 仪表字符显示区域定位与分割

3.3 仪表指针定位

3.4 本章小结

第四章 数显式仪表示值识别

4.1 引言

4.2 经典的数字识别方法

4.3 基于结构特征的数字识别方法

4.4 字符模板匹配

4.5 本章小结

第五章 指针式仪表示值判读

5.1 常用指针识别算法

5.2 本文使用的指针识别算法

5.3 实验结果及分析

5.4 本章小结

第六章 识别系统实现

6.1 Matlab 与 simulink 简介

6.2 系统的软件设计

6.3 光照方式确定

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 主要研究工作总结

7.2 进一步工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文和参加科研情况

致谢