基于Hough变换的指针式水表识别系统的研究与应用

摘要

随着我国城市化进程的加速，人们对居住环境要求也在不断提高，而供水服务中的传统人工抄表方式存在低效率、人工成本高、影响居民生活等诸多弊端，因此自动抄表系统已经引起了广泛的重视，本文从查阅资料和了解指针式仪表处理方法开始，对指针式水表自动识别进行了深入研究，并利用数字图像处理技术实现了嵌入式环境下的指针式水表的自动识别。
　　本系统的硬件部分是基于S3C6410处理器的嵌入式平台，在软件设计中移植嵌入式Linux系统，并采用系统中V4L2标准接口设计指针式水表图像采集应用程序，实现图像的采集与存储功能。所采集的图像由于多方面因素导致质量不理想，需要对图像进行预处理，本文中预处理部分包括了图像尺寸调整、图像灰度化、图像增强和图像去噪，接着重点研究了指针回转中心的确定与指针提取与方向识别，并根据表盘读数的关联性，得到指针水表的读数。
　　指针水表图像识别处理中的关键部分为子表盘圆心的定位，也就是指针回转中心的确定，本系统中子表盘定位所用到的方法是Hough变换，该变换是图像中识别几何图形的基本方法之一，本文在理解Hough变换的基础上，对其进行改进，提高了系统灵活性和表盘提取准确率。并且针对以往指针式水表读数识别中所出现的需要摆正水表正确读数方向、难以确定数量级与对应指针关系的问题，本文通过分析指针式水表表盘特征，利用子表盘的相对位置关系圆满解决了上述问题，对于所获取的表盘图像出现倾斜时，不需要对图像进行矫正而完成识别。
　　与典型指针式仪表识别相比，指针式水表识别存在子表盘数量多、水表倾斜、光照不均匀等难点，根据系统测试结果，本文所完成的指针式水表识别系统具有灵活性强、可靠性好、准确率高等优点，为摄像式直读水表奠定了基础。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 课题国内外发展现状

1.3 课题技术难点分析

1.4 数字图像处理技术概述

1.5 本文的研究内容及结构

第二章 系统总体方案设计

2.1 系统需求分析

2.2 系统总体方案设计

2.3 系统嵌入式硬件开发平台介绍

2.4 系统软件设计方案

2.5 本章小结

第三章 图像采集系统的软件设计与实现

3.1 嵌入式Linux软件开发环境搭建

3.2嵌入式Linux图像采集系统的实现

3.3 嵌入式Linux图像数据保存

3.4 本章小结

第四章 图像预处理

4.1 图像尺寸调整

4.2 图像灰度化

4.3 图像增强

4.4 图像去噪

4.5 本章小结

第五章 图像特征区域提取与读数识别

5.1 图像边缘提取

5.2 水表子表盘定位

5.3 水表指针提取与方向识别

5.4 圆心与对应表盘确定

5.5 水表读数识别

5.6 本章小结

第六章 系统性能测试

6.1系统测试环境

6.2测试过程

6.3测试结果分析

第七章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果