CN107704855A - 一种液晶数字显示仪表数字识别装置 - Google Patents

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杨国峰
刘修林
刘烨虹
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Abstract

本发明一种液晶数字显示仪表数字识别方法及装置，属于图像识别方法技术领域；所要解决的技术问题是提供了一种液晶数字显示仪表数字识别方法及装置；解决该技术问题采用的技术方案为：采集数字显示仪表数字显示区域的一段视频；将视频文件按帧提取，并将图像进行背景分割和数字提取，获得数字区域的二值图；求取每幅数字图像二值图像中每个数字的高度和宽度；将每个数字图像分割成7个区域，分别求取7个区域中所存像素的面积；对每个区域进行数字编码，采用8个位的编码方式；在每个数字图像的7个区域中，面积大于阈值面积则判定为1，小于阈值面积则判定为0，将区域的值与数字编码相匹配，进而识别出数字；本发明可广泛应用于数字识别领域。

Description

一种液晶数字显示仪表数字识别装置
技术领域
本发明一种液晶数字显示仪表数字识别装置，属于图像识别方法技术领域。
背景技术
数字显示仪表的数字识别，对于系统的自动化改造有着重要的意义。常见的数字识别方法有穿线法，它实现七段式数码管数字的识别的原理是根据7段数码管的数字特征进行识别的。但是由于数字显示仪表工作环境的约束和数字信息实时上传的缺陷，现在所存在的数字识别装置，不能满足生产线上的要求。
发明内容
本发明一种液晶数字显示仪表数字识别装置，克服了现有技术存在的不足，提供了一种能够快速识别液晶数字显示仪表数字并提高数字识别准确性和可靠性的方法及装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种液晶数字显示仪表数字识别装置，包括支座、伸缩杆、伸缩头、摄像机、计算机，支座通过螺栓固定在竖直平面上，支座设有水平支撑板，伸缩杆一端通过螺栓固定在水平支撑板上，伸缩杆的另一端与伸缩头的上部相连，伸缩头下段设置有摄像机，摄像机的输出端与计算机相连，所述计算机内设置有数字识别程序，所述数字识别程序用于执行以下步骤：
a.采集数字显示仪表数字显示区域的一段视频；
b.将视频文件按帧提取，并将图像进行背景分割和数字提取，获得数字区域的二值图；
c.求取每幅数字图像二值图像中每个数字的高度和宽度；
d.将每个数字图像按7段数码管光柱分布的位置分割成7个区域，分别求取7个区域中像素轮廓所包围的面积；
e.采用8位编码方式对每个数字对应的7个区域分别进行数字编码，；
f.在每个数字图像的7个区域中，设定阈值面积，并且将每个数字图像的7个区域中所存像素的面积与阈值面积进行比较，若大于等于阈值面积则判定为1，若小于阈值面积则判定为0，判定完成后将各个区域的值与数字编码进行匹配，进而识别出数字。
进一步，所述步骤b的具体步骤为：将整个数字数据区域的黑白图像转化成单通道的灰度图像，利用均衡化增加灰度图像当中像素的对比度，将均衡化后的灰度图像进行固定阈值的二值化处理，得到数字区域的二值化图像，将得到的数字区域的二值化图像进行开运算处理，消除残留数字区域二值化图像的背景噪声得到数字区域的图像。
进一步，所述步骤c的具体步骤为：求解每幅数字图像二值图像中任意一个数字的高度和宽度，将其作为所有数字的宽度和高度。
进一步，所述步骤d中的7个区域包括三个横道和四个竖道，三个横道由第一横道、第二横道、第三横道组成，分别位于7段数码管的上、中、下三个光柱所在位置，四个竖道由第一竖道、第二竖道、第三竖道和第四竖道组成，分别位于7段数码管的右上、右下、左上、左下四个光柱所在位置，三个横道的宽度大于对应位置的7段数码管光柱的宽度，四个竖道的长度大于对应位置的7段数码管光柱的长度，四个竖道的上下两端均有部分与三个横道重叠。
进一步，所述步骤e的具体步骤为:所述第一横道、所述第二横道、所述第三横道、所述第一竖道、所述第二竖道、所述第三竖道、所述第四竖道分别对应所述8位编码的第0～6位，最高位为空位，所述8位编码作为每个数字图像的编码。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：本发明通过每个数字区域的划分，能够解决数字倾斜难以识别的难题，无需对数字进行校正，提高了数字识别准确性和效率。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中数字识别程序的实施流程图。
图3为本发明中对每个数字实施区域划分的示意图。
图4为本发明中数字识别程序的一种实施例的数字编码对照表。
图中1-支座，2-伸缩杆，3-伸缩头，4-摄像机，5-机箱，6-液晶显示屏，7-计算机。
如图1所示，一种液晶数字显示仪表数字识别装置，包括支座1、伸缩杆2、伸缩头3、摄像机4、计算机7，支座1通过螺栓固定在竖直平面上，支座1设有水平支撑板，伸缩杆2一端通过螺栓固定在水平支撑板上，伸缩杆2的另一端与伸缩头3的上部相连，伸缩头3下段设置有摄像机4，摄像机4的输出端与计算机7相连，如图2所示，所述计算机内设置有数字识别程序，所述数字识别程序用于执行以下步骤：
a.采集数字显示仪表数字显示区域的一段视频；
b.将视频文件按帧提取，并将图像进行背景分割和数字提取，获得数字区域的二值图；
c.求取每幅数字图像二值图像中每个数字的高度和宽度；
d.将每个数字图像分割成7个区域，分别求取7个区域中所存像素的面积；
e.对每个区域进行数字编码，采用8个位的编码方式；
f.在每个数字图像的7个区域中，面积大于阈值面积则判定为1，小于阈值面积则判定为0，将区域的值与数字编码相匹配，进而识别出数字。
进一步，所述步骤b中的背景分割和数字提取，包括以下步骤：将整个数字数据区域的黑白图像转化成单通道的灰度图像，利用均衡化增加灰度图像当中像素的对比度，将均衡化后的灰度图像进行固定阈值的二值化处理，得到数字区域的二值化图像，将得到的数字区域的二值化图像进行开运算处理，消除残留数字区域二值化图像的背景噪声得到数字区域的图像。
对每幅包含数字的图像进行背景分割和目标提取，按照如下步骤获得数字的二值化图像。
（1）算术运算：提取水果彩色图像的红色分量R( x ,y )图像，绿色分量G( x ,y )图像，蓝色分量B( x ,y )图像。对R，G，B分量图像按以下公式进行算术运算，
I( x ,y ) I( x ,y )＝a*R( x ,y )+b*G( x ,y )+c*B( x ,y )，
上式中，a为红色分量系数，b为绿色分量系数，c为蓝色分量系数，x＝0 ,1 ,2 ,...,M-1，y＝0 ,1 ,2 ,...,N-1，M为图像像素行数，N为图像像素列数，x和y分别代表水果彩色图像的行和列。
（2）均衡化：增加图像中灰白的对比度，突出照片中的对比度。
（3）二值化：选择固定的阈值，将均衡化后的图片处理成二值图像，数字图像为1，背景图像为0。
（4）开运算：构造大小为的句型结构元素S，h和l分别为矩形结构元素S的高和宽。按以下公式，矩形结构元素S对图像进行开运算，得到图像
，
上式中，о表示开运算，表示腐蚀运算， ⊕表示膨胀运算。
进一步，所述步骤c的具体步骤为：求解每幅数字图像二值图像中任意一个数字的高度和宽度，将其作为所有数字的宽度和高度。
如图3所示，进一步，所述步骤d中的7个区域包括三个横道和四个竖道，三个横道由第一横道、第二横道、第三横道组成，分别位于7段数码管的上、中、下三个光柱所在位置，四个竖道由第一竖道、第二竖道、第三竖道和第四竖道组成，分别位于7段数码管的右上、右下、左上、左下四个光柱所在位置，三个横道的宽度大于对应位置的7段数码管光柱的宽度，四个竖道的长度大于对应位置的7段数码管光柱的长度，四个竖道的上下两端均有部分与三个横道重叠，这样能够增强算法的鲁棒性。
所述步骤e的具体步骤为：所述第一横道、所述第二横道、所述第三横道、所述第一竖道、所述第二竖道、所述第三竖道、所述第四竖道分别对应所述8位编码的第0～6位，最高位为空位，所述8位编码作为每个数字图像的编码。
数字0-9的编码顺序表如图4所示，和7个位最接近的位是8个位，8个位正好对应的是一个字节。采用单字节进行编码，可以避免7个位编码的缺点。在单字节编码，会有一个位空下来。接下来就是处理1个位的空余，这个空位的处理方式多种多样，可以将这个空位放在高位低位编码，便于编码和验证。在本发明中采取将空位放在高位的处理方式。剩下的7个位，按照上边划分的7个区域。对应的1-7对应的是0-6这7个位。最高位在编码的时候有两种选择，可以选择0或者1，为了便于编码，在编码的时候最高位默认为1。。
数字的识别就是对上述的7个区域进行识别。通过识别七个区域和编码相匹配，如果7个区域加上空位的识别和编码相对应，就可以识别出数字。数字识别主要依靠轮廓的查找，查找到轮廓之后，便开始利用面积函数进行，所查到轮廓的面积。所存在的轮廓越大面积也就越大。通过判断7个区域内存在的大面积的连通区域进行判断。这个区域内存在大的连通区域就认为这个区域为1，否则则认为这个区域为0。当然只是根据面积的有无去判断这个区域为0或者1，会造成较大误差，所以通过所存在的面积和一个面积（阈值面积）相比，大于这个阈值面积的认为是1，否则认为是0。这样通过判断这7个区域的0或者1，就可以和编码相对应，实现数字的识别。
本装置在使用时，机箱6放置在伸缩杆2的下方，通过调节伸缩杆2和伸缩头3的长度，使摄像机4的镜头正对液晶显示屏5，摄像机4进行录像。计算机7通过本发明的方法识别出液晶显示屏5显示的数字。
本装置不仅能识别出液晶显示屏上显示的数字，只要是采用7段数码管样式的数字均可以识别。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (5)

1.一种液晶数字显示仪表数字识别装置，其特征在于:包括支座、伸缩杆、伸缩头、摄像机、计算机，支座通过螺栓固定在竖直平面上，支座设有水平支撑板，伸缩杆一端通过螺栓固定在水平支撑板上，伸缩杆的另一端与伸缩头的上部相连，伸缩头下段设置有摄像机，摄像机的输出端与计算机相连，所述计算机内设置有数字识别程序，所述数字识别程序用于执行以下步骤：
a.采集数字显示仪表数字显示区域的一段视频；
b.将视频文件按帧提取，并将图像进行背景分割和数字提取，获得数字区域的二值图；
c.求取每幅数字图像二值图像中每个数字的高度和宽度；
d.将每个数字图像按7段数码管光柱分布的位置分割成7个区域，分别求取7个区域中像素轮廓所包围的面积；
e.采用8位编码方式对每个数字对应的7个区域分别进行数字编码，；
f.在每个数字图像的7个区域中，设定阈值面积，并且将每个数字图像的7个区域中所存像素的面积与阈值面积进行比较，若大于等于阈值面积则判定为1，若小于阈值面积则判定为0，判定完成后将各个区域的值与数字编码进行匹配，进而识别出数字。
2.根据权利要求1所述的一种液晶数字显示仪表数字识别装置，其特征在于:所述步骤b的具体步骤为：将整个数字数据区域的黑白图像转化成单通道的灰度图像，利用均衡化增加灰度图像当中像素的对比度，将均衡化后的灰度图像进行固定阈值的二值化处理，得到数字区域的二值化图像，将得到的数字区域的二值化图像进行开运算处理，消除残留数字区域二值化图像的背景噪声得到数字区域的图像。
3.根据权利要求1所述的一种液晶数字显示仪表数字识别装置，其特征在于:所述步骤c的具体步骤为：求解每幅数字图像二值图像中任意一个数字的高度和宽度，将其作为所有数字的宽度和高度。
4.根据权利要求1所述的一种液晶数字显示仪表数字识别装置，其特征在于:所述步骤d中的7个区域包括三个横道和四个竖道，三个横道由第一横道、第二横道、第三横道组成，分别位于7段数码管的上、中、下三个光柱所在位置，四个竖道由第一竖道、第二竖道、第三竖道和第四竖道组成，分别位于7段数码管的右上、右下、左上、左下四个光柱所在位置，三个横道的宽度大于对应位置的7段数码管光柱的宽度，四个竖道的长度大于对应位置的7段数码管光柱的长度，四个竖道的上下两端均有部分与三个横道重叠。
5.根据权利要求1所述的一种液晶数字显示仪表数字识别装置，其特征在于所述步骤e的具体步骤为:所述第一横道、所述第二横道、所述第三横道、所述第一竖道、所述第二竖道、所述第三竖道、所述第四竖道分别对应所述8位编码的第0～6位，最高位为空位，所述8位编码作为每个数字图像的编码。
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