一种室外圆形单指针仪表的指针识别算法

摘要

本发明公开了一种室外圆形单指针仪表的指针识别算法，使用过程中，获取当前摄像设备拍摄的仪表图像；采用伽马变换做图像增强处理，并将指针与表盘边、数字分割开，采用滤波算法对图像进行二值化处理，使用圆形边框框线方式寻找指针位置，并确定指针指向，对上一步中的指针做骨架细化算法，并取得直线，根据指针角度和刻度的对照，确定读数；确定指针指向之后进行读数的确定可以有效的提高室内外圆形单指针仪表的识别的准确性和识别数据的可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及机器人视觉的图像处理技术领域，尤其涉及一种室外圆形单指针仪表的指针识别算法。

背景技术

表按照其显示的方式分为指针式仪表、数字式仪表，指针式仪表是指通过指针的位置来获取信息的仪表，数字式仪表是指通过表盘上的数字显示来获取信息的仪表。其中指针式仪表是工业领域中较为传统的测量仪表之一，目前仍广泛应用于工业生产中。随着数字电子技术的发展，数字式仪表的应用越来越广泛，在某些条件下，数字式仪表可代替指针式仪表，并表现出更佳性能。从两种仪表的性能比较来看，数字仪表具有精度更高，易读取等优点，在某些场合已经完全取替了指针式仪表。不过作为工业生产中一种不可或缺的测量仪器，指针式仪表拥有其他仪表无以比拟的许多特性，使其仍具有不可替代的地位。

仪表识别是将摄像头采集的图像进行处理，并对仪表信息进行取录和判断，并将它以图像的形式传送给图像处理系统，经图像处理系统转化处理后变为数字信号用于控制现场设备或进一步传递，它是一种获取仪表信息的新方法，利用该技术可以实现自动采集、传递等一系列图像识别操作，并将被测表指针位置及读数传输至相关系统，提高识别的精度和效率，同时提高了工业生产的自动化程度。

随着科学技术的发展，识别技术不断革新迭代，社会对高识别精度，适用性强的仪表盘识别读数方法也产生越来越强烈的需求，室外光照造成反光、阴影等影响表盘识别，如何降低识别过程中的误差，并实现快速准确地反馈仪表信息的重要性也逐渐显现出来。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种室外圆形单指针仪表的指针识别算法，其解决室外光照造成反光、阴影等影响表盘识别的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种室外圆形单指针仪表的指针识别算法，其步骤包括：

1)获取当前摄像设备拍摄的仪表图像；

2)采用伽马变换做图像增强处理，并将指针与表盘边、数字分割开；

3)采用滤波算法对图像进行二值化处理；

4)使用圆形边框框线方式寻找指针位置，并确定指针指向；

5)对上一步中的指针做骨架细化算法，并取得直线；

6)根据指针角度和刻度的对照，确定读数，进一步的，所述步骤2中采用开闭运算算法将将指针与表盘边、数字分割开。

进一步的，所述步骤4具体包括：通过获取图像宽的六分之一作为圆形的半径，然后以图像的中心点的位置为圆心画出圆形边框，再以每个圆形边框上的像素点作为指针上任意一点像素做区域生长算法，并比较去的最大的区域生长算法的像素点为指针，再确定指针的指向。

进一步的，所述步骤4中确定指针指向的步骤具体包括：计算指正的左右两端像素点距离与上下两端像素点距离，获取最大的两端距离就可取得指针的大致方向，计算指针两端四分之一位置内的指针像素点多少，少的像素点的一端为指针指向。

进一步的，所述滤波算法为Otsu滤波算法。

进一步的，所述步骤5具体包括：以骨架细化后的曲线的两端中的任意一端作为顶点，计算两点间矩形≤2的作为指针直线的像素点，并比较获取最多的像素点作为指针。

进一步的，所述步骤5中取得的直线像素点采用多点拟合直线算法，取得直线。

进一步的，根据所述步骤5中所得的直线即可确定直线的方程和直线的角度。

进一步的，所述步骤6具体包括：通过指针角度转换刻度，对表盘进行矫正之后即可得到正确值。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：本室外圆形单指针仪表的指针识别算法改进了室外光照造成反光、阴影等影响表盘识别的技术问题，使用过程中，通过上述的一系列的图像处理，对采集的图形进行分割，二值化处理，确定指针指向之后进行读数的确定可以有效的提高室内外圆形单指针仪表的识别的准确性和识别数据的可靠性。

附图说明

图1是本发明的流程示意图；

图2是本发明的寻找指针位置、并确定指针指向的流程示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参考图1-图2，本实施例提供一种室外圆形单指针仪表的指针识别算法，其步骤包括：

1)获取当前摄像设备拍摄的仪表图像1；

2)采用伽马变换做图像增强处理，并将指针与表盘边、数字分割开；本步骤中采用开闭运算算法将将指针与表盘边、数字分割开，实际工作过程中，可以采用任何可以达到相同效果的算法对指针和表盘边、数字进行处理2。

3)采用滤波算法对图像进行二值化处理3；

4)使用圆形边框框线方式寻找指针位置，并确定指针指向3：

具体包括：通过获取图像宽的六分之一作为圆形的半径，然后以图像的中心点的位置为圆心画出圆形边框，再以每个圆形边框上的像素点作为指针上任意一点像素做区域生长算法，并比较去的最大的区域生长算法的像素点为指针，再确定指针的指向31。

上述步骤4中确定指针指向的步骤具体包括：计算指正的左右两端像素点距离与上下两端像素点距离，获取最大的两端距离就可取得指针的大致方向，计算指针两端四分之一位置内的指针像素点多少，少的像素点的一端为指针指向32。

本实施例中采用的所述滤波算法为Otsu滤波算法。

5)对上一步中的指针做骨架细化算法，并取得直线：

具体包括：以骨架细化后的曲线的两端中的任意一端作为顶点，计算两点间矩形≤2的作为指针直线的像素点，并比较获取最多的像素点作为指针33。

步骤5中取得的直线像素点采用多点拟合直线算法，取得直线。

根据所述步骤5中所得的直线即可确定直线的方程和直线的角度。

6)根据指针角度和刻度的对照，确定读数4；

所述步骤6具体包括：通过指针角度转换刻度，对表盘进行矫正之后即可得到正确值。

特别地，根据本实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读存储介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以网络上被下载和安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请的计算机可读存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。