CN105868756A - 应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统和直读方法 - Google Patents

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苏杨
汪荣涛
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Abstract

本发明公开了一种应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统，其特征在于：所述系统包括图像采集与成像模块、补光控制模块和识别与处理模块，所述图像采集与成像模块通过数据线分别与所述补光控制模块和识别与处理模块相连。本发明还公开了一种应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读方法，步骤如下：一、图像采集；二、图像预处理；三、计数器定位；四、倾斜校正；五、字符分割；六、字符识别。本发明设计新颖、计量准确、易于操作，可以广泛应用于燃气表计数器的工程计量领域。

Description

应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统和直读方法
技术领域
本发明涉及一种燃气表计数器的工程计量方法，特别是涉及一种应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统和直读方法。
背景技术
目前大量使用的燃气计量仪表是机械机芯与自动系统相结合的机电一体化产品。其本体都由计量和数字化转换两部分(全电子除外)，常见的数字化转换(数据采集传感器)方案主要有脉冲计数式，电阻直读式。气量的计量基本采用机械计数器和数码显示器两种方式。在质量控制和计量中，则以人工直读检测计量的准确性。耗费大量人力且生产质量没有保障。为解决此问题，武汉蓝焰自动化应用技术有限责任公司提出新型的基于数字图像识别技术的燃气表计数器直接读取方法。它采用CMOS图像传感器获取计量仪表当前计数器字轮图片，进而采用图像识别算法完成对图片智能识别，获取燃气表具计数器的计量读数，实现计数器的准确直读。该方法解决人工读表的所有问题，准确、易行、可靠性高。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统和直读方法，使其具有设计新颖、计量准确、易于操作，解决燃气表生产和计量中面临的技术 难题。
本发明提供的一种应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统，所述系统包括图像采集与成像模块、补光控制模块和识别与处理模块，所述图像采集与成像模块通过数据线分别与所述补光控制模块和识别与处理模块相连。
在上述技术方案中，所述图像采集与成像模块包括图像采集、摄像机和成像控制；所述图像采集的输入端和输出端分别与摄像机输出端和成像控制的输入端通过数据线相连；所述成像控制的输出端与摄像机的输入端通过数据线相连。
在上述技术方案中，所述补光控制模块包括补光同步控制、补光闪光灯和补光感应控制电路；所述补光同步控制、补光闪光灯和补光感应控制电路三者相互之间通过数据线连接。
在上述技术方案中，所述识别与处理模块即为图像处理与数字识别模块。
在上述技术方案中，所述的摄像机包括摄像头和数码相机。
本发明还公开了一种应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读方法，所述的直读方法包括以下步骤：一、图像采集：当测试中心传来图像系统控制指令，安装在自动检测伺服机械臂上的摄像机调整拍摄角度，对准燃气表计数器表盘，并摄取燃气表计数器的码字图片；二、图像预处理：对采集到的图像通过补光控制模块适时补光照明，进行图像加强、平滑滤波；三、计数器定位：从人眼视觉的角度出发，根据计数器的字符目标区域的特点，在灰度图像的基础上提取相对应的特征，所述相对应特征就是在参量空间寻找最优定位参量；四、倾斜校正：对采集到的数字图像在计数器区域内的照片进行倾斜校正；五、字符分割：即对获得的牌照分离出单个字符，所述单个字符就是 单个汉字、单个字母和单个数字；六、字符识别：对分割得到的字符归一化处理，进行字符识别并转换文本存入数据库，识别后所得到数据信息经数据接口输出。
本发明所涉及的应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统的技术方案补充如下：数字图像识别技术的燃气表计数器直接读取系统由燃气表具检测平台、自动检测伺服机械臂、CMOS摄像头、补光系统、局域网交换机、图像识别计算机及图像识别处理中心、数据输出接口等几部分组成。待测燃气表具安装于燃气表具安装平台；CCD摄像头安装固定在自动检测伺服机械臂上，由检测机械臂伺服机构推送至检测位置，使摄像头准确对准计数器表盘；补光控制模块实时补充照明。完成图像的采集的图像信息由数据线传送到局域网交换机；转接后传送到图像处理与数字识别处理中心；识别后所得数据信息经数据接口输出。
本发明所涉及的基于数字图像识别技术的燃气表计数器直接读取系统的工作原理如下：将待测表安装到指定的燃气表检测平台，接通电源，系统开始自检，等待20秒钟左右，液晶显示窗口送显。如自检未发现异常，自动检测伺服机械臂运行将CMOS摄像头送到拍摄位置，使摄像头准确对准计数器表盘。按图像识别处理中心的指令，燃气表计数器直接读取系统采集图像信息，并借助于交换机实现图像信息的提取；图像识别计算机接收信息，开始数字识别处理，并最终有通信接口提交识别得到的数字信息。
本发明应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统和直读方法，具有以下有益效果：所述应用数字图像识别技术的燃气表计数器直接读取系统和直读方法具有识别率高，可靠性好、准确性高、操作方便、节省人力和时间，所述系统能够形成工业化批量生产，本发 明可广泛应用于仪器仪表、机械、化工等领域。
附图说明
图1为本发明应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统的结构示意图；
图2为本发明应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
参见图1，本发明一种应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统，所述系统包括图像采集与成像模块、补光控制模块和识别与处理模块，所述图像采集与成像模块通过数据线分别与所述补光控制模块和识别与处理模块相连。
所述图像采集与成像模块包括图像采集、摄像机和成像控制；所述图像采集的输入端和输出端分别与摄像机输出端和成像控制的输入端通过数据线相连；所述成像控制的输出端与摄像机的输入端通过数据线相连。
所述补光控制模块包括补光同步控制、补光闪光灯和补光感应控制电路；所述补光同步控制、补光闪光灯和补光感应控制电路三者相互之间通过数据线连接。
所述识别与处理模块即为图像处理与数字识别模块。
所述的摄像机包括摄像头和数码相机。
参见图2，本发明应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读方法具体过程如下：
考虑到工程中由于应用环境的局限、摄像头位置的不稳定、光线的改变等，因而为确保数字图像识别技术的准确和稳定性，本燃气表计数器直接读取系统码字识别单元采用六个单元构成。
其中：(1)图像采集部分。当测试中心传来系统图像采集系统控制指令，检测机械臂控制摄像机的拍摄角度，CMOS摄像头摄取燃气表计数器的码字图片；
(2)图像预处理：对采集到的图像进行图像加强、平滑滤波等操作，目的是突出计数器的图像特征，以便更好地提取计数器的数字。
(3)码字定位。从人眼视觉的角度出发，并根据计数器的字符目标区域的特点，在灰度图像的基础上提取相应的特征。码字定位是数字识别系统中的关键和难点，实际图像中的噪声、背景等干扰都会使定位有一定困难。从本质上讲，就是一个在参量空间寻找最优定位参量的问题。
(4)倾斜校正。由于CMOS摄像头采集数字图像时，有时候会出现采集到的数字图像里计数器区域是倾斜的。倾斜的码字不利于后续的字符分割与识别，严重的还可能直接导致字符识别的失败。因此，在进行字符分割与识别之前，有必要对照片进行倾斜校正。
(5)字符分割。即是对获得的牌照分离出单个字符(包括汉字、字母和数字等)，以便于字符识别。
(6)字符识别。则是对分割得到的字符归一化处理，进行字符识别，转换为文本存入数据库或直接显示出来。
倾斜校正
工程中CMOS摄像头采集车牌图像时，难免会出现采集到的图像里计数器区域是倾斜的。倾斜的码字不利于后续的字符分割与识别，严重的还可能直接导致字符识别的失败。因此，在进行字符分割 与识别之前，有必要对计数器图像进行倾斜校正。本系统中，倾斜校正方法主要是：通过垂直和水平边缘检测相结合的方法；进行水平边缘检测，并进行垂直投影的方法。
字符分割
字符分割即是对获得的牌照分离出单个字符(包括汉字、字母和数字等)，以便于字符识别。传统的字符分割算法可以归纳为以下三类：直接分割法、基于识别基础上的分割法和自适应分割线聚类法。
由于本发明处理的对象是相对类型较少，变化较小的车牌，因此采用直接分割法。具体就是采用投影法先将字符粗分割，然后根据单个字符的宽度进行分类，将粘连字符再分割，断裂字符合并。完成牌照区域的定位后，再将牌照区域分割成单个字符，然后进行识别。
码字识别
在数字识别上，本系统采用基于模板匹配的码字识别方案，由于计数器码字识别对象较单一，模板匹配法显得尤为简洁、有效。
模板匹配法就是将待识别字符与模板字符进行比对，从而确定字符内容。其大体步骤是:首先，制作模板并要求模板的大小必须统一。然后，对待识别字符进行图像的归一化操作，最后将字符与模板的每个像素点进行一一的对照，与所有模板比对完成之后，选取其中相似结果最高的，作为最终的识别结果。整个过程最重要的一步是模板的设计。模板的建立要针对字符的特征来进行，通常可以取笔画特征、几何特征还有图形的特征。
模板匹配方法最大的优点是识别率很高，但是因为要逐点操作，所以效率比较低下。由于本项目识别的实时性要求不高，因而模板匹配方法是一个最好的选择。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不 脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统，其特征在于：所述系统包括图像采集与成像模块、补光控制模块和识别与处理模块，所述图像采集与成像模块通过数据线分别与所述补光控制模块和识别与处理模块相连。
2.根据权利要求1所述的应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统，其特征在于：所述图像采集与成像模块包括图像采集、摄像机和成像控制；所述图像采集的输入端和输出端分别与摄像机输出端和成像控制的输入端通过数据线相连；所述成像控制的输出端与摄像机的输入端通过数据线相连。
3.根据权利要求1所述的应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统，其特征在于：所述补光控制模块包括补光同步控制、补光闪光灯和补光感应控制电路；所述补光同步控制、补光闪光灯和补光感应控制电路三者相互之间通过数据线连接。
4.根据权利要求1所述的应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统，其特征在于：所述识别与处理模块即为图像处理与数字识别模块。
5.根据权利要求2所述的应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读系统，其特征在于：所述的摄像机包括摄像头和数码相机。
6.一种应用数字图像识别技术的燃气表计数器直读方法，其特征在于：所述的直读方法包括以下步骤：
一、图像采集：当测试中心传来图像系统控制指令，安装在自动检测伺服机械臂上的摄像机调整拍摄角度，对准燃气表计数器表盘，并摄取燃气表计数器的码字图片；
二、图像预处理：对采集到的图像通过补光控制模块适时补光照明，进行图像加强、平滑滤波；
三、计数器定位：从人眼视觉的角度出发，根据计数器的字符目标区域的特点，在灰度图像的基础上提取相对应的特征，所述相对应特征就是在参量空间寻找最优定位参量；
四、倾斜校正：对采集到的数字图像在计数器区域内的照片进行倾斜校正；
五、字符分割：即对获得的牌照分离出单个字符，所述单个字符就是单个汉字、单个字母和单个数字；
六、字符识别：对分割得到的字符归一化处理，进行字符识别并转换文本存入数据库，识别后所得到数据信息经数据接口输出。
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