仪表自动读取终端识别技术的研究

摘要

随着科技的不断进步，仪表仪器作为测量、监视以及数据采集的重要工具，扮演的角色越来越重要。但在日常的生产生活中，很多老旧仪表的数据采集要靠人工完成，这不仅严重影响工作效率和识别精度，而且有些工作环境存在一定危险性，不适合人类长期作业。因此，对于仪表数据的自动识别这一研究课题显得尤为重要，意义重大。本文基于机器视觉技术和物联网技术，开展了对仪表自动识别技术的研究，并对自动读取终端进行了相关测试。
　　一、阐述了本课题的研究背景、目的及意义，分析了仪表自动识别技术国内外的发展和研究状况，介绍了机器视觉技术和物联网技术的相关理论、发展及应用，最后找到了本文研究的切入点,并通过分析确定了研究方向和主要内容。
　　二、完成了整个仪表自动读取终端的研发，开展了软件、硬件平台、数据通信和光源及照明方式等方面的设计、实现和优化工作。其中，软件部分分为客户端和服务器端两个部分；硬件平台选择ARM开发板和USB摄像头；通过3G模块实现数据通信；采用双侧远端照明方式进行照明。
　　三、完成了对数显式仪表和指针式仪表图像采集、预处理、识别和数据传输的应用开发。采集部分通过V4L2接口实现。预处理部分包括颜色空间转换、灰度处理与二值化、图像增强、倾斜校正、定位、分割和细化等，对不同算法进行实验和优缺点对照，确定了本文采用的算法。识别部分针对数显式仪表和指针仪表分别进行，对数显式仪表，基于常用识别方法的分析比较，提出了基于结构特征和统计特征相结合的识别方法；对指针式仪表，通过分析比较常用的识别方法，选择了适合本终端的角度识别方法。数据传输部分通过套接字socket实现通信。
　　四、完成了对终端不同性能的测试，主要包括功能性测试、通用性测试、不同光照条件下测试和倾斜测试等。通过大量实验验证，证明本文设计实现的自动读取终端满足仪表自动识别的需求。
　　本文利用机器视觉技术和物联网技术，成功开发了一套仪表自动读取终端设备，为老旧工厂的仪表信息化改造等提供了一种可行的选择方案。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2物联网概述

1.3机器视觉概述

1.4国内外研究现状

1.5论文的主要内容和章节安排

第二章 识别终端的总体设计

2.1系统框架及工作流程

2.2硬件平台

2.3软件平台

2.4光源及照明方式的选择

2.5通讯模块

2.6本章小结

第三章 表盘图像的采集与预处理

3.1图像采集

3.2颜色空间转换

3.3图像增强

3.4灰度变换与二值化

3.5倾斜校正

3.6精定位

3.7字符分割

3.8指针细化

3.9本章小结

第四章 表盘的识别

4.1数显式仪表的识别

4.2指针式仪表的识别

4.3本章小结

第五章 测试与结果

5.1功能性测试

5.2通用性测试

5.3光照和倾斜测试

5.4误差分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2后续工作展望

致谢

参考文献

附录