CN103955694B - 图像识别抄表系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了图像识别抄表系统及方法,其包括如下步骤通过条形码或二维码标记仪表,条形码或二维码存储有该仪表的基本信息;通过图像采集装置获取条形码或二维码的图片,并通过识别该图片获得对应仪表的编号和类型参数;通过图像采集装置以图片的形式获取仪表的读数,并将该含读数图片传送给中心服务器;所述中心服务器包含用于识别含读数图片的信息的图像识别系统,图像识别系统将识别后的含读数图片的信息存储为计算机可识别的仪表读数,该仪表读数与仪表的编号和类型参数对应,最后输出仪表的基本信息以及读数。
Description
技术领域
本发明涉及到仪表数据采集技术领域,尤其是一种图像识别的抄表系统及方法。
背景技术
对技术生产或实验中的装置或仪表的工作参数抄表是记录系统工作状态以及统计相关数据的重要依据。传统的操作中,现场工作人员有手动抄表和传感器抄表两种方式,手动抄表需要工作人员在相关仪表的显示屏旁,读取和记录相关的运行参数,再在计算机系统中输入进行数据的存储,手动抄表具有速度慢、容易抄错、劳动强度大等缺陷;传感器抄表在实际操作中要接入传感器,并更换原有的非智能仪表为智能仪表,而改造仪表会导致停工停产,改造费用大,增大了生产成本。
现有相近的技术公开的专利号为201310108618.5、专利名称为基于二维码技术的变电站设备智能抄表方法及抄表系统的发明专利,该专利文件采用的抄表技术方案为:首先读取设备的运行参数或表计读数,经过一维码变换,转换为包含有该运行设备的运行参数一维图像信号,将各个运行设备的运行参数一维图像信号进行二维码转换,转换包括有多个运行设备的运行参数的二维图像信号,以二维码的形式将得到的各个运行设备的运行参数或读数统一在二维码显示屏上显示,工作人员采用二维码读取设备来读取显示在二维码显示屏上的二维码图像信号,该二维码读取设备采用解码软件对该图像信号进行解码,得到对应设备的运行表读数。该方案需要先读取仪表显示的读数,将读数转换成相应的信号,然后利用软件对这个信号再进行解码,这个待解的码本身已经存储了仪表读数的信息,只需要通过解码重新获得而已,也就是说,该专利文件中的条形码或二维码已经存储有了仪表的读数信息,然而采用这种方式去抄表需要对原始数据进行几重的转换,比较繁琐。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术手动人工抄表的低效率,以及利用传感器抄表高成本的技术问题,提供一种通过采集仪表读数的图像信息并进行识别的图像识别抄表系统及方法。
为实现以上目的,本发明采取了以下的技术方案:图像识别抄表方法,包括如下步骤,
S1:通过条形码或二维码标记仪表,条形码或二维码存储有该仪表的基本信息;
S2:通过图像采集装置获取条形码或二维码的图片,并通过识别该图片获得对应仪表的编号和类型参数;
S3:通过图像采集装置以图片的形式获取仪表的读数,并将该含读数图片传送给中心服务器;
S4:所述中心服务器包含用于识别含读数图片的信息的图像识别系统,图像识别系统将识别后的含读数图片的信息存储为计算机可识别的仪表读数,该仪表读数与仪表的编号和类型参数对应,最后输出仪表的基本信息以及读数。
在上述步骤S4中,所述图像识别系统识别图片信息的步骤为:
S41:仪表类型和位置识别
(1)输入含有待识别仪表的图片到图像识别系统;
(2)检测图片中是否含有仪表,如含有,找出图像位置;
(3)输出带识别外框的仪表位置;
S42:仪表位置校准
(1)输入上述S41中(3)的仪表位置,并与中心服务器已存储的仪表型号的标准图像对比;
(2)找出从仪表位置到标准位置的旋转矩阵,校准仪表位置;
(3)将校准后的仪表图像输出;
S43:仪表分割
(1)输入对应仪表型号的目标区域位置信息;
(2)分割得到待识别的数显区域/指针区域;
(3)输出待识别区域;
S44:目标区域二值化预处理
(1)输入上述S43中(3)的待识别区域;
(2)针对该区域采取阈值化、腐蚀、膨胀、大小变换处理;
(3)输出二值化后的待识别区域;
S45:仪表读数识别
S451:数显型仪表数字识别
(1)输入上述S44中(3)的待识别区域;
(2)通过KNN算法对历史图片读数进行训练,形成训练集;
(3)将待识别区域中的数字提取出来,并通过KNN算法匹配数字;
(4)输出读数;
S452:指针型仪表斜率识别
(1)输入上述S44中(3)的二值化的待识别区域;
(2)检测出目标区域中的直线,计算直线的斜率;
(3)输出指针所在的直线的斜率;
所述步骤S2中,当该条形码或二维码的图片可由图像采集装置识别时,则由图像采集装置识别该条形码或二维码的图片并传送到中心服务器存储,反之,由图像采集装置将所述条形码或二维码的图片传送给中心服务器,由中心服务器识别该条形码或二维码的图片并存储。手机上和服务器识别二维码的技术原理是一样的,但是两者的主要区别是手机识别二维码只要把手机里面的边框对准二维码即可;而服务器识别二维码的技术难度在于要识别出二维码边框的位置,才能读取二维码信息。
所述中心服务器将识别好的仪表读数传输给图像采集装置,通过图像采集装置将该仪表读数显示。
包括附带有条形码或二维码的仪表,用于获取该条形码或二维码的图片和仪表读数图片的图像采集装置,包含有图像识别系统的中心服务器,所述图像采集装置或图像识别系统用于识别条形码或二维码的图片,图像识别系统用于识别仪表读数图片,所述图像采集装置与中心服务器相互连接。
本发明通过二维码或条形码的id编号标记仪表设备,还可以附有仪表设备类型等信息(比如是某某电表),二维码和条形码的作用是来识别仪表的,即是用二维码或条形码的编号,对应某一个仪表,条形码或二维码的图片可由图像采集装置识别时,则由图像采集装置识别该条形码或二维码的图片并传送到中心服务器存储,反之,由图像采集装置将所述条形码或二维码的图片传送给中心服务器,由中心服务器识别该条形码或二维码的图片并存储;通过图像采集装置对待抄表仪表进行拍照,取得图片,再将图片传回到中心服务器存储,然后由中心服务器的图像识别系统识别图片里的读数,保存读数,然后输出读数和对应的条形码或二维码信息。
本发明与现有技术相比,具有如下优点:
1、抄表效率高:直接对原有仪表拍摄、识别仪表图片读数、存储数据。
2、对现场仪表无影响:不用更换原有的仪表。
3、识别准确率高:识别准确率可达99%以上。
图像识别抄表系统是通过图片识别软件对拍摄的仪表图片识别读数,可实现快速抄表,提高信息化程度,减少手动抄表的出错率、减少工作强度,也能克服传感器抄表要更换原有仪表的缺点,不用对原有仪表进行改造,从而节约成本。
附图说明
图1为图像识别抄表方法流程图;
图2为图像识别软件流程图;
图3为图像识别抄表系统框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例:
请参阅图1所示,图像识别抄表方法,包括如下步骤,
S1:使每个现场仪表对应相应的条形码或二维码,条形码或二维码存储有该仪表的基本信息,条形码或二维码可直接贴在仪表旁边,方便扫描;条形码或二维码赋予现场仪表一个编号,对应仪表的类型参数信息,仪表类型用于区分该仪表是数显类仪表还是指针类仪表,本实施例中条形码或二维可以但不限于存储如下信息
ID:12345674;地址:第x生产线;用能设备:印刷机;负责人:张三;电话:x等辅助信息;
S2:通过图像采集装置获取条形码或二维码的图片,并通过识别该图片获得对应仪表的编号和类型参数;
S3:通过图像采集装置以图片的形式获取仪表的读数,并将该含读数图片传送给中心服务器;
S4:所述中心服务器包含用于识别含读数图片的信息的图像识别系统,图像识别系统将识别后的含读数图片的信息存储为计算机可识别的仪表读数,该仪表读数与仪表的编号和类型参数对应,最后输出仪表的基本信息以及读数。
本实施例的图像识别抄表系统包括附带条形码或二维码的现场仪表,图像采集装置(其包括但不限于手机、摄像机、ipad等),包含有图像识别系统的中心服务器,通过图像采集装置(拍摄设备)对现场仪表的条形码或二维码进行拍摄,条形码或二维码可以在拍摄设备上识别也可以在中心服务器上识别,得到现场仪表的编号和仪表类型参数(如果拍摄设备能上网并且可以存储信息,可用拍摄设备识别条形码或二维码信息并把信息传回中心服务器存储,否则条形码或二维码在中心服务器上识别并存储);通过拍摄设备对现场仪表(数显式仪表、指针式仪表)的读数拍摄,得到的图片通过网络传输到中心服务器存储,再经过图像识别系统识别图片读数信息,存储为计算机可识别的仪表读数;如果拍摄设备可以上网并且可以存储信息,中心服务器可以通过网络反馈给拍摄设备,显示识别得到的现场仪表编号、读数和检测时间等信息,检测时间是图像采集装置拍摄图像的时间。
具体的:在上述第S3的中心服务器存储好图片后,图片自动导入图像识别系统,请结合图2所示,图像识别系统识别图片读数,返回仪表编号、读数、检测时间结果,识别流程是输入图像->检测仪表型号->用对应数显型或指针型仪表检测方法进行图像识别,包括:图像预处理->用指针型或数显型算法进行数字识别->输出仪表编号、读数、检测时间等参数。
经过以下的具体步骤来识别图片读数:
S41:仪表类型和位置识别(SIFT+FLANN)
(1)输入含有待识别仪表的图片(img)到图像识别系统;
(2)检测图片(img)中是否含有仪表,如含有,找出图像位置;用SIFT算子检测,FLANN匹配;
(3)输出带识别外框的仪表位置;
S42:仪表位置校准(findHomography+perspectiveTransform)
(1)输入上述S41中(3)的仪表位置,并与中心服务器已存储的仪表型号的标准图像对比;
(2)使用findHomography算法找出从仪表位置到标准位置的旋转矩阵,使用perspectiveTransform算法校准仪表位置;
(3)将校准后的仪表图像输出;
S43:仪表分割(根据仪表类型定义待识别的目标区域)
(1)输入对应仪表型号的目标区域位置信息;
(2)分割得到待识别的数显区域/指针区域;
(3)输出待识别区域;
S44:目标区域二值化预处理
(1)输入上述S43中(3)的待识别区域;所说的待识别区域是一个包含仪表数字的矩形区域(矩形框);
(2)针对该区域采取阈值化(adaptiveThreshold)、腐蚀(erosion)、膨胀(dilation)、大小变换(resize)处理;
(3)输出二值化后的待识别区域;其通过二值化提取出图像中的有用信息,将其设为1,其他的设为0;
S45:仪表读数识别
S451:数显型仪表数字识别
(1)输入上述S44中(3)的待识别区域;
(2)通过KNN算法对历史图片读数进行训练,形成训练集;
(3)将待识别区域中的数字提取出来,并通过KNN算法匹配数字;
(4)输出读数;
上述(2)中的历史图片,本实施例定义为同类别设备的一系列图片,通过KNN算法对这类设备的图片进行训练学习,相当于通过KNN里面的训练集建立一个模板库,用于匹配识别当前的图片。
KNN算法的作用是对提取出来的数字进行匹配,从而识别数字,上述(3)中,提取的算法流程是先进行边缘检测,选用合适模版,如微分算子或者ROBERT算子等等,通过这些算子可以得到数字的轮廓,然后利用KNN匹配识别出数字。
S452:指针型仪表斜率识别
(1)输入上述S44中(3)的二值化的待识别区域;
(2)采用Hough变换检测出目标区域中的直线,计算出直线的斜率;本实施例采用的Hough变换具有较高的效率;
(3)输出指针所在的直线的斜率。
最后进行读数处理,显示与存储,输出仪表编号、读数、检测时间等参数。
对应的如图3所示,本实施例还提供了一种采用上述图像识别抄表方法的图像识别抄表系统,包括附带有条形码或二维码的仪表,用于获取该条形码或二维码的图片和仪表读数图片的图像采集装置,包含有图像识别系统的中心服务器,所述图像采集装置或图像识别系统用于识别条形码或二维码的图片,图像识别系统用于识别仪表读数图片,所述图像采集装置与中心服务器相互连接。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明,该实施例并非用以限制本发明的专利范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均应包含于本案的专利范围中。
Claims (4)
1.图像识别抄表方法,其特征在于,包括如下步骤,
S1:通过条形码或二维码标记仪表,条形码或二维码存储有该仪表的基本信息;
S2:通过图像采集装置获取条形码或二维码的图片,并通过识别该图片获得对应仪表的编号和类型参数;
S3:通过图像采集装置以图片的形式获取仪表的读数,并将该含读数图片传送给中心服务器;
S4:所述中心服务器包含用于识别含读数图片的信息的图像识别系统,图像识别系统将识别后的含读数图片的信息存储为计算机可识别的仪表读数,该仪表读数与仪表的编号和类型参数对应,最后输出仪表的基本信息以及读数;
在上述步骤S4中,所述图像识别系统识别图片信息的步骤为:
S41:仪表类型和位置识别
(1)输入含有待识别仪表的图片到图像识别系统;
(2)检测图片中是否含有仪表,如含有,找出图像位置;
(3)输出带识别外框的仪表位置;
S42:仪表位置校准
(1)输入上述S41中(3)的仪表位置,并与中心服务器已存储的仪表型号的标准图像对比;
(2)找出从仪表位置到标准位置的旋转矩阵,校准仪表位置;
(3)将校准后的仪表图像输出;
S43:仪表分割
(1)输入对应仪表型号的目标区域位置信息;
(2)分割得到待识别的数显区域/指针区域;
(3)输出待识别区域;
S44:目标区域二值化预处理
(1)输入上述S43中(3)的待识别区域;
(2)针对该区域采取阈值化、腐蚀、膨胀、大小变换处理;
(3)输出二值化后的待识别区域;
S45:仪表读数识别
S451:数显型仪表数字识别
(1)输入上述S44中(3)的待识别区域;
(2)通过KNN算法对历史图片读数进行训练,形成训练集;
(3)将待识别区域中的数字提取出来,并通过KNN算法匹配数字;
(4)输出读数;
S452:指针型仪表斜率识别
(1)输入上述S44中(3)的二值化的待识别区域;
(2)检测出目标区域中的直线,计算直线的斜率;
(3)输出指针所在的直线的斜率。
2.如权利要求1所述的图像识别抄表方法,其特征在于:所述步骤S2中,当该条形码或二维码的图片可由图像采集装置识别时,则由图像采集装置识别该条形码或二维码的图片并传送到中心服务器存储,反之,由图像采集装置将所述条形码或二维码的图片传送给中心服务器,由中心服务器识别该条形码或二维码的图片并存储。
3.如权利要求1所述的图像识别抄表方法,其特征在于:所述中心服务器将识别好的仪表读数传输给图像采集装置,通过图像采集装置将该仪表读数显示。
4.一种采用如权利要求1所述的图像识别抄表方法的图像识别抄表系统,其特征在于:包括附带有条形码或二维码的仪表,用于获取该条形码或二维码的图片和仪表读数图片的图像采集装置,包含有图像识别系统的中心服务器,所述图像采集装置或图像识别系统用于识别条形码或二维码的图片,图像识别系统用于识别仪表读数图片,所述图像采集装置与中心服务器相互连接。
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基于图像识别的居民用电信息采集系统设计;孙明霞等;《山东电力技术》;20131115;第57-60页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN103955694A (zh) | 2014-07-30 |
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