CN108133213A - 一种面向燃气表外壳式摄像的嵌入式数字识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向燃气表外壳式摄像的嵌入式数字识别方法，特征在于占用内存小、计算快，鲁棒性强，直接在嵌入式系统中实现。方法包括近景码表表盘图像预处理、码字字符特征提取以及码字字符识别三个模块。（1）近景表盘预处理模块，首先对原始图像进行预处理和对码字字符分割，然后针对分割后的码字进行完整性检测；（2）码字字符特征提取模块，提出了改进的字符穿线数特征提取完整字符的特征和16网格特征提取半码字字符特征的算法；（3）码字字符识别模块，提出了改进的PSO‑SVM参数优化分类算法，提高了整体码字字符识别精度。本发明的高识别准确率和万级数据的功能与压力测试的稳定性表明，本方法具有良好的稳定性与可行性。

Description

一种面向燃气表外壳式摄像的嵌入式数字识别方法

技术领域

本发明属于天然气计量领域，具体涉及一种面向燃气表外壳式摄像的嵌入式数字识别方法。

背景技术

1.二十一世纪以来，燃气的普及率在城市中逐年提高，到09年，城市的燃气普及率已经达到91.4%。根据《全国城镇燃气发展十二五规划》，到十二五末期，我国的燃气用户将激增，小县城及城镇预计将有65%以上的用户使用燃气，城市预计有94%的燃气普及率，使用燃气的用户数达到2亿户。

2.近几年出厂的燃气表有电子式、IC卡式等型号，计量箱基本都是膜式即字轮式码表，基本原理相同，只是显示、储存、抄表信息功能不同。根据预测，2012年到2015年，我国膜式燃气表的使用规模将分别达到2074、2488、2986和3583万台，复合增速达20%。传统的人工抄表方式存在入户难、表安装环境不佳等弊端，漏抄、欠抄、漏收问题严重。人工抄表不但收费效率低，而且因为员工疲惫而错抄的事件也时有发生。因此设计实现一种针对燃气表的低功耗、高效率的自动化抄送系统已是大势所趋。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明公开了一种面向燃气表外壳式摄像的嵌入式数字识别方法，该方法实现了嵌入式系统中燃气表码字图像半字符嵌入式数字识别的创新，填补了脉冲计数方式和光电编码直读式燃气表自动读数的空白，极大地提高了燃气表自动读数的准确性。具有实时性高、识别更精确等特点，代替了人工抄表员，实现了全自动化抄表，不但能降低企业成本，还可以避免因人工抄表工作造成的查抄错误。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：包括近景码表表盘图像预处理、码字字符特征提取以及用改进的混合PSO-SVM码字识别三个模块。

所述的近景码表表盘图像预处理：包括对采集的图像进行的灰度化操作、二值化操作、滤波去噪操作、边缘检测、字符分割及分割后运用投影连续性作为标准的码字字符的完整性检测。

所述的码字字符特征提取模块：首先对完整字符用改进的字符穿线数算法提取其特征，然后对码字半字符选取图像上半部分数字的数据和图像下部分数字的数据，使用网格区域像素特征将数字上下部分平均分割为大小相同的网格，统计每个网格中的白色像素数总和作为不完整字符识别特征。

所述的改进的混合PSO-SVM码字嵌入式数字识别模块：对优化时容易陷入局部最优解的PSO-SVM方法，引入变异策略，通过变异引入新的个体和群体最优位置，促使粒子逃离局部最优解的局限性，进行迭代直到实现全局的最优。

本发明提出的一种面向燃气表外壳式摄像的嵌入式数字识别方法优点在于：

（1）所述一种面向燃气表外壳式摄像的嵌入式数字识别方法，能够实现码字燃气表工作时出现的字符不完整状态的准确读取；

（2）所述一种面向燃气表外壳式摄像的嵌入式数字识别方法，是一种鲁棒性的数字图像识别方法，对于燃气表的码表表面覆盖有薄膜的圆柱状凸球面，也能够准确识别；

（3）所述的一种面向燃气表外壳式摄像的嵌入式数字识别方法，燃气表数字图像的特殊性，提出的两种特征提取算法，能够更好的识别码字字符，提高了识别的总体识别准确率；

（4）所述的一种面向燃气表外壳式摄像的嵌入式数字识别方法，大大降低了燃气表的维护费用，提高燃气公司的工作效率；

（5）所述的一种面向燃气表外壳式摄像的嵌入式数字识别方法，稳定可靠，实时性高，为燃气公司做用气分析提供了有利保障。

附图说明

图1为本发明的识别流程原理图。

图2 为本发明燃气表码字图像的嵌入式数字识别整体架构图。

图3 为本发明字符完整度判别图。

图4 为本发明网格特征提取图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图2，所述的燃气表码字图像的嵌入式数字识别系统整体架构，为降低系统的成本及保证最后的实现效果，需要确保以下功能指标，本系统的数据处理分别在嵌入式平台和PC机后台上实现，在嵌入式平台，主要实现原始数据的采集，及一部分预处理，得到数值部分的粗定位及压缩；在PC端，实现主要内容识别算法的实现及结果保存，这样极大程度的减少了原始数据的失真及通信的成本，实现了最终图像和识别结果的保存。

参见图3，图像显示的是有两个字符部分的不完整字符，根据其在垂直轴上的投影曲线，他的中间出现断层，不是连续的，判断其为不完整的字符,反之，则为完整字符。

参见图4，所述的网格特征提取，由于燃气表工作状态是持续运转的，所以燃气表时常会在图像采集时处在字轮半转状态，这时拍出图像可能会出现两个数字处在中间这种情况；选取网格区域像素特征采用一种4*4的网格将数字上下部分平均分割分为16个大小相同的网格，每个网格中像素数为25个像素点，效果图如图所示，从1到16，统计每个网格中的白色像素数总和作为不完整字符识别特征，这样就可以得到16维特征向量作为识别分类的特征参数。

Claims (4)

1.面向燃气表外壳式摄像的嵌入式数字识别方法包括在嵌入式系统中码字燃气表的图像采集、图像预处理，预处理后规则化后区域内的码字字符完整性检测，规则化区域内码字字符的特征提取，特别是不完整码字字符特征提取，以及针对所提取特征的码字进行完整字符和半字符识别。

2.根据权利要求1所述的图像预处理的字符完整性检测，其特征在于，利用图像在垂直向量上的投影判断字符的完整度：利用码字字符投影的连续性，判断码字字符的完整性。

3.根据权利要求1所述的不完整码字字符的特征提取，其特征在于，基于网格区域像素特征的n网格特征提取方法：网格区域像素特征采用一种m*m的网格将数字上下部分平均分割分为n个大小相同的网格，统计每个网格中的白色像素数总和，作为不完整字符的识别特征。

4.根据权利要求1所述的码字半字符识别方法，其特征在于，基于变异策略的混合PSO-SVM字符识别方法：通过变异引入新的个体和群体最优位置，使粒子逃离PSO-SVM局部最优解的局限性，不断迭代循环直至实现全局最优。