CN108052943A - 一种仪表字轮识别方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于仪器仪表字轮的图像识别领域，提供了一种仪表字轮识别方法及设备，所述方法包括：采集仪表的原始表盘图像，根据字轮模板对原始表盘图像进行初始化定位，设定仪表的图像初始化参数；采集仪表的当前表盘图像，根据图像初始化参数获取目标图像；对目标图像进行二值化处理，得到二值化图；根据初始化参数从二值化图上截取字轮图像，得到字轮图像上每个字轮的最优匹配位置；通过识别算法识别出每个最优匹配位置上的字轮数字。通过上述方法能够减小上传的仪表图像的流量，同时能够自动识别出仪表图像上的仪表字轮的数字并上传读数，在现有仪表的基础上实现自动化抄表，节约人力，提高工作效率。

Description

一种仪表字轮识别方法及设备

技术领域

本发明涉及仪表字轮的图像识别领域，尤其涉及一种仪表字轮识别方法及设备。

背景技术

目前市场大部分安装的计量仪表都是机械表，人工抄表麻烦，所以现在很多地区都在进行老户改造，实施智能抄表；

目前市场老户改造一般有以下处理方式，1、换成智能表；2、安装普通非摄像的传感器计量装置；3、直接摄像拍摄图片上传的传感器；上述1、2两种方式成本都比较高，而且安装实施都比较麻烦。第3种方式上传图片数据流量比较大，不适合物联网改造，而且运营成本也相对较高。

近年来，摄像直读表在市场上陆续开始出现，但大多识别率相对较低，或者需要计量仪表出厂前就和传感器一体安装，拍摄角度偏移有较严格的要求，存在安装过程复杂且准确率不高的问题，如果表有问题，更换也比较麻烦，并且对水雾、光源等外界干扰也比较敏感，稳定性和使用效果不佳。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的提供了一种能够实现自动抄表的仪表字轮识别方法及设备。

本发明第一方面提供了一种仪表字轮识别方法，识别方法包括：采集仪表的原始表盘图像，根据字轮模板对原始表盘图像进行初始化定位，设定仪表的图像初始化参数；采集仪表的当前表盘图像，根据图像初始化参数获取目标图像；对目标图像进行二值化处理，得到二值化图；根据初始化参数从二值化图上截取字轮图像，得到字轮图像上每个字轮的最优匹配位置；通过识别算法识别出每个最优匹配位置上的字轮数字。

更进一步的方案是，在对所述目标图像进行二值化处理之前还包括步骤：对目标图像进行图像增强处理；对目标图像进行图像增强处理包括图像细节增强以及图像前景背景对比度增强。

更进一步的方案是，通过识别算法识别出每个最优匹配位置上的字轮数字具体包括：提取单个字轮图像的图像框架，将字轮图像中的字轮数字进行归类定位，之后与字轮模板进行对比后输出最优的数字值，字轮数字包括完整数字以及过渡数字。

更进一步的是，当字轮数字为完整数字时，将字轮数字进行归类定位，之后与字轮模板进行对比后输出最优的数字值具体包括：将字轮图像的图像框架进行修整，将修整后的字轮图像与字轮模板进行对比输出最优的数字值。

更进一步的方案是，当字轮数字为过渡数字时，将字轮数字进行归类定位，之后与字轮模板进行对比后输出最优的数字值具体包括：将字轮图像进行图像扩展，将扩展后的字轮图像进行区域模糊定位，之后与字轮模板进行对比输出最优的数字值。

更进一步的方案是，将扩展后的字轮图像进行区域模糊定位具体包括：剔除字轮图像中非合理图像的位置值，分析过渡数字的上半字与下半字的分布权重，得到分布权重的最优值。

更进一步的方案是，字轮模板包括完整数字字轮模板以及半字字轮模板。

更进一步的方案是，图像初始化参数包括目标图像的倾斜角度、目标图像中的字轮个数、各字轮的横纵坐标以及字轮的宽度和高度。

本发明第二方面提供了一种仪表字轮识别设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上识别方法的步骤。

本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上识别方法的步骤。

本发明的有益效果是：本发明的识别方法及设备通过图片压缩能够减小上传的仪表图像的流量，同时能够自动识别出仪表图像上的仪表字轮的数字并上传读数，在现有仪表的基础上实现自动化抄表，节约人力，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明识别方法的步骤流程图；

图2是图1中步骤S6的具体流程图；

图3是图2的一种实施例的步骤流程图；

图4是图2的另一种实施例的步骤流程图；

图5是图4中步骤B64的具体流程图；

图6是本发明实施例提供的一种仪表字轮识别设备的示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

第一实施例

本发明的实施例提供一种仪表字轮识别方法，由图1可知，本实施例的识别方法包括以下步骤：

S1：采集仪表的原始表盘图像，根据字轮模板对原始表盘图像进行初始化定位，设定仪表的图像初始化参数；

S2：采集仪表的当前表盘图像，根据图像初始化参数获取目标图像；

S3：对目标图像进行图像增强处理；

S4：对目标图像进行二值化处理，得到二值化图；

S5：根据图像初始化参数从二值化图上截取字轮图像，得到字轮图像上每个字轮的最优匹配位置；

S6：通过识别算法识别出每个最优匹配位置上的字轮数字。

在步骤S1中，字轮模板是通过仪表在出厂前进行模板采样得到的，即对同一类型的仪表字轮进行图像采集，收集该类型字轮数字模型，转换建模后输出字轮模板，字轮模板可集成到云端识别算法和/或系统内部嵌入式识别算法中。

具体的，字轮模板根据仪表在实际使用中出现的情况又分为完整数字字轮模板以及半字字轮模板，由于仪表在实际使用中是通过机械传动使字轮进行转动计数，所以就会出现表盘的显示区域只出现部分数字的情况，这种情况出现的数字为过渡数字，采集的为半字字论模板。

同时在步骤S1中，对仪表的原始表盘图像根据上述的字轮模板，通过设定仪表的图像初始化参数对其进行初始化定位，具体的，图像初始化参数包括图像的倾斜角度、图像中的字轮个数、各字轮的横纵坐标以及字轮的宽度和高度，可选的，可以通过手动设定也可以通过控制软件进行自动设定。

在步骤S2中的目标图像为经过图像初始化参数设定后得到的图像。

步骤S3的对目标图像进行图像增强处理，主要包括对图像细节的增强以及对图像前景背景对比度的增强。其中，增强图像细节后可以通过图像压缩算法将目标图像进行压缩，得到压缩的256阶灰度图像，从而减小上传图像的流量；另一方面增强图像前景和背景的对比度，能够便于随后对图像进行二值化处理。

步骤S4中的二值化处理，优选的为OTSU算法。

步骤S5中根据图像初始化参数中的图像中的字轮个数、各字轮的横纵坐标以及字轮的宽度和高度从二值化图上截取字轮图像，得到字轮图像上每个字轮的最优匹配位置。具体的，通过与字轮模板从左到右，自上而下的进行滑动匹配，再通过加权计算和特征匹配，最终得到最优匹配的位置。

结合图2至图5进行说明，对步骤S6的具体实施方式进行说明。

步骤S6包括以下步骤：

S61：提取单个字轮图像的图像框架；

S62：将字轮图像中的字轮数字进行归类定位；

S63：与字轮模板进行对比后输出最优的数字值。

由上述可知，字轮数字根据实际情况分为完整数字以及过渡数字，根据当前的字轮数字的归类情况，存在图3和图4两种具体的实施方式。

当字轮数字为完整数字时，有以下的数字识别步骤：

A61：提取单个字轮图像的图像框架；

A62：当前字轮数字为完整数字；

A63：将字轮图像的图像框架进行修整；

A64：将修整后的字轮图像与字轮模板进行对比输出最优的数字值。此时的字轮模板为完整数字字轮模板。

具体的，步骤A63中通过图像的开运算方法，即将图像先进行腐蚀运算然后再膨胀的操作,将字轮图像的图像框架进行修整。

当字轮数字为过渡数字时，有以下的数字识别步骤：

B61：提取单个字轮图像的图像框架；

B62：当前字轮数字为过渡数字；

B63：将字轮图像的进行扩展；

B64：将扩展后的字轮图像进行区域模糊定位；

B65：区域模糊定位后与字轮模板进行对比输出最优的数字值。此时的字轮模板为半字字轮模板。

具体的，步骤B63中通过将图片分割为上下两个半字方法,将字轮图像的进行扩展。

具体的，通过图5对B64中的区域模糊定位进行说明：

B641：剔除字轮图像中非合理图像的位置值；

B642：分析过渡数字的上半字与下半字的分布权重；

B643：得到分布权重的最优值。

具体的，上述的非合理图像位置值，即不在设定的阈值空间内出现的图像点；步骤B643通过将上下半字分别与数字0至9的模板滑动匹配计算加权值的方法,分析过渡数字的上半字与下半字的分布权重。

第二实施例

图6是本发明一实施例提供的仪表字轮识别设备的示意图。如图6所示，该实施例的仪表字轮识别设备1包括：处理器10、存储器11以及存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序12，例如识别程序。所述处理器10执行所述计算机程序12时实现上述各个字表字轮识别方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S1至S6。示例性的，所述计算机程序12可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器11中，并由所述处理器10执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序12在所述仪表字轮识别设备1中的执行过程。

所述仪表字轮识别设备1可以是计量仪表等设备。所述仪表字轮识别设备1可包括，但不仅限于，处理器10、存储器11。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是仪表字轮识别设备1的示例，并不构成对仪表字轮识别设备1的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述仪表字轮识别设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器10可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器11可以是所述仪表字轮识别设备1的内部存储单元，例如仪表字轮识别设备1的硬盘或内存。所述存储器11也可以是所述仪表字轮识别设备1的外部存储设备，例如所述仪表字轮识别设备1上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器11还可以既包括所述仪表字轮识别设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11用于存储所述计算机程序以及所述仪表字轮识别设备所需的其他程序和数据。所述存储器11还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仪表字轮识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集仪表的原始表盘图像，根据字轮模板对所述原始表盘图像进行初始化定位，设定所述仪表的图像初始化参数；

采集所述仪表的当前表盘图像，根据所述图像初始化参数获取目标图像；

对所述目标图像进行二值化处理，得到二值化图；

根据所述初始化参数从所述二值化图上截取字轮图像，得到所述字轮图像上每个字轮的最优匹配位置；

通过识别算法识别出每个所述最优匹配位置上的字轮数字。

2.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于：

在所述对所述目标图像进行二值化处理之前还包括步骤：对目标图像进行图像增强处理；

所述对目标图像进行图像增强处理包括图像细节增强以及图像前景背景对比度增强。

3.根据权利要求2所述的识别方法，其特征在于：

所述通过识别算法识别出每个所述最优匹配位置上的字轮数字具体包括：提取单个所述字轮图像的图像框架，将所述字轮图像中的所述字轮数字进行归类定位，之后与所述字轮模板进行对比后输出最优的数字值，所述字轮数字包括完整数字以及过渡数字。

4.根据权利要求3所述的识别方法，其特征在于：

当所述字轮数字为完整数字时，所述将所述字轮数字进行归类定位，之后与所述字轮模板进行对比后输出最优的数字值具体包括：将所述字轮图像的所述图像框架进行修整，将修整后的所述字轮图像与所述字轮模板进行对比输出最优的数字值。

5.根据权利要求3所述的识别方法，其特征在于：

当所述字轮数字为过渡数字时，所述将所述字轮数字进行归类定位，之后与所述字轮模板进行对比后输出最优的数字值具体包括：将所述字轮图像进行图像扩展，将扩展后的所述字轮图像进行区域模糊定位，之后与所述字轮模板进行对比输出最优的数字值。

6.根据权利要求5所述的识别方法，其特征在于：

所述将扩展后的所述字轮图像进行区域模糊定位具体包括：剔除所述字轮图像中非合理图像的位置值，分析所述过渡数字的上半字与下半字的分布权重，得到所述分布权重的最优值。

7.根据权利要求1至6任一项所述的识别方法，其特征在于：

所述字轮模板包括完整数字字轮模板以及半字字轮模板。

8.根据权利要求7所述的识别方法，其特征在于：

所述初始化参数包括所述目标图像的倾斜角度、所述目标图像中的字轮个数、各所述字轮的横纵坐标以及所述字轮的宽度和高度。

9.一种仪表字轮识别设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述识别方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述识别方法的步骤。