CN110414510B - 一种指针式仪表读数校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指针式仪表读数校正方法，首先获得一个正面拍摄的表盘图片，并用手动或者自动识别的方式标定出三个特征点，然后需要在所有的需要补偿的倾斜表盘图片上用手动或者自动识别的方式标出对应的三个特征点，并计算出正面拍摄的表盘映射到歪斜表盘的仿射变换矩阵，再根据放射变换矩阵的参数，计算出歪斜表盘相对于摄像机的旋转角度，最后根据角度，计算出表盘的三维旋转矩阵，从而计算出指针的补偿角度。本发明利用仿射变换矩阵与立体表盘的三维旋转矩阵参数之间的关系，较精确地计算出表盘相对于摄像机的旋转角度，结合三维旋转矩阵，从立体几何学的角度，实现了在不同倾斜表盘、不同指针角度下对指针式表盘的示数进行较为精确的补偿。

Description

一种指针式仪表读数校正方法

技术领域

本发明属于仪表盘图像处理技术领域，更具体地，涉及一种指针式仪表读数校正方法。

背景技术

仪表盘结构简单，维护方便，不受磁场干扰，由于其可靠性高、价格低等优点，在科学实验和工业生产中具有广泛应用。这些仪器的指针结果通常是人工获得的，费时费力，还会导致阅读错误。阅读速度变慢、效率降低、重复率提高，这些都会对结果的准确性产生显著的影响。因此，使用计算机系统自动准确地读出表盘仪表的结果是一个迫切需要解决的问题。

在实际的生产过程当中，拍摄的仪表图像中表盘的倾斜程度对计算机系统读出结果的准确性影响非常大。然而，大部分情况下拍摄到的仪表图像都不能保证表盘的倾斜程度，或多或少会有一些歪斜，又由于表盘的指针和表盘刻度并不是在一个平面内，所以对歪斜的表盘直接进行读数会产生视觉偏差，即使是人眼这个偏差也是存在的。

传统的用计算机视觉的方法读取表盘示数，对于歪斜的表盘通常会用仿射变换的方法，仿射变换是图像处理领域当中被广泛应用的一种图像变换技术。因其在图形变换、图像矫正等计算机视觉领域的诸多任务上的出色表现而备受欢迎。而仿射变换的核心就是仿射矩阵。通过仿射矩阵将表盘拉正，但是仿射变化的拉正方法是在二维平面上的“纠正”，也就是说，如果原始样本图片中指针和刻度盘相交于2点钟，仿射变换之后的图片上，指针和刻度盘仍然是相交在两点钟，再对仿射变换之后的图片进行示数的读取，仍然没有将视觉偏差考虑在内。因此，如何提高仪表读数的精度，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种指针式仪表读数校正方法，用以解决现有用于读取仪表指针示数的计算机读取算法因采用仿射变换算法不能克服空间指针高度带来的视觉误差导致读数精度不高的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种指针式仪表读数校正方法，包括：

步骤1、基于特征点分别在仪表盘的无歪斜图像和有歪斜图像中的像素坐标，计算无歪斜图像和有歪斜图像之间的仿射变换矩阵；

步骤2、基于仿射变换矩阵和正面摄像机的表盘相对摄像机而旋转的三维旋转矩阵的部分参数成比例，计算表盘相对摄像机的三维旋转矩阵；

步骤3、基于所述有歪斜图像中指针示数和所述三维旋转矩阵，得到指针实际像素坐标，基于该实际像素坐标和表盘尺寸，得到指针实际读数。

本发明的有益效果是：本发明引入旋转矩阵，旋转矩阵是物体在三维空间坐标系中旋转过程的数学抽象概念，通过旋转矩阵可计算出物体旋转后的空间坐标，基于仿射变换矩阵与旋转矩阵之间在投影方向上的比例关系，得到三维旋转矩阵，基于三维旋转矩阵进行指针实际读数的推算。本发明将仿射变换矩阵与三维旋转矩阵结合，从三维的角度，有效克服空间上由于指针与表盘之间具有一定的距离导致的视觉误差，提高了读数精度。

上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述特征点包括起始刻度点、中间刻度点、终止刻度点。

本发明的进一步有益效果是：选取特征点，进行示数读取，数据采集，方便快捷。

进一步，所述步骤1包括：

步骤1.1、采集特征点分别在仪表盘的无歪斜图像和有歪斜图像中的像素坐标，得到每个特征点的像素坐标对；

步骤1.2、基于各所述像素坐标对和仿射变换关系，建立变换方程组，计算得到无歪斜图像和有歪斜图像之间的仿射变换矩阵。

进一步，所述步骤1.2包括：

将像素坐标转化为齐次坐标，并根据坐标对很仿射变换关系，建立变换等式方程组，计算得到无歪斜表盘图像和有歪斜表盘图像之间的三维仿射变换矩阵。

本发明的进一步有益效果是：由于旋转矩阵是在三维空间上，为了建立仿射变换矩阵与旋转矩阵部分参数的比例关系，将仿射变换矩阵映射到三维空间中，找到仿射变换矩阵与三维旋转矩阵对图像在形状变换上的相似性。用于计算仿射变换矩阵的图像可以认为是表盘在三维坐标系中的摄像方向上的投影。

进一步，所述步骤2包括：

步骤2.1、基于预设三维坐标系和预设旋转向量，构建任一点依次绕各所述预设旋转向量旋转的三维旋转矩阵模型；

步骤2.2、根据所述三维仿射变换矩阵和正面摄像机的表盘相对摄像机而旋转的三维旋转矩阵的部分参数成比例，计算所述三维旋转矩阵模型中的所述旋转的各旋转角度，并得到三维旋转矩阵。

本发明的进一步有益效果是：在三维坐标系中根据旋转矩阵的定义，构建旋转矩阵模型，根据仿射变换矩阵与旋转矩阵之间的比例关系，计算得到旋转角度，进而得到旋转矩阵。

进一步，所述步骤2.1中，所述任一点为所述无歪斜表盘图像对应的所有所述三维坐标所构成的平面内的任一点。

本发明的进一步有益效果是：可以在三维坐标系中根据像素坐标建立表盘的三维模型，基于三维模型上的任一点构建三维旋转矩阵模型，使得计算简单、方便。

进一步，所述步骤2.2中，所述根据所述三维仿射变换矩阵与正面摄像机的表盘相对摄像机而旋转的三维旋转矩阵的成比例关系，具体为：

实际无歪斜的表盘相对摄像机根据所述三维旋转矩阵发生旋转之后，表盘投影在所述摄像机拍摄方向上所得到的投影图像与所述有歪斜图像形状相同、尺寸不同，根据形状相同、尺寸不同，建立所述三维仿射变换矩阵和所述三维旋转矩阵模型部分参数的比例关系。

本发明的进一步有益效果是：有歪斜图像可以看作是在表盘在空间相对摄像机发生旋转之后再摄像方向上的投影图片，因此将表盘的三维模型在三维空间内按照旋转矩阵旋转后，通过三维模型投影到拍摄方向的得到的投影图像与有歪斜图像形状相同，得到表盘相对摄像机的旋转角度(也即摄像机实际偏离表盘正面的角度)，由于拍摄距离，在尺寸上会有区别，因此，建立起三维仿射变换矩阵和三维旋转矩阵模型的元素比例关系。

进一步，所述步骤2.2具体包括：

提取所述三维仿射变换矩阵的右下角二阶子矩阵，并提取所述三维旋转矩阵的左上角二阶子矩阵，根据两个二阶子矩阵的成比例关系，计算三维旋转矩阵模型中的所述旋转的各旋转角度，得到三维旋转矩阵。

本发明的进一步有益效果是：由于像素坐标对应的维度平面决定了连接三个特征点得到的特征三角形的投影的形状的变化情况以及仿射变换前后连接三个特征点得到的特征三角形的相对形状的变化情况，考虑到仿射变换可能含有一定程度的尺度变换，因此得到二维仿射变换矩阵和二维旋转矩阵模型的比例关系，采用四个参数变量，减少计算量。

进一步，所述步骤3包括：

基于所述有歪斜图像上的指针示数，并根据所述预设三维坐标系，计算无歪斜时该指针示数的三维坐标；

计算该三维坐标经过所述三维旋转矩阵旋转后的新的三维坐标；

根据指针上一点在基于所述三维旋转矩阵旋转之后与所述新的三维坐标在投影方向重合，计算得到该点在旋转之前的三维坐标；

基于所述指针上一点在旋转之前的三维坐标，以及表盘尺寸，计算得到指针实际读数。

本发明的进一步有益效果是：将仿射变换矩阵与物体实际的旋转矩阵建立联系，可以通过仿射变换矩阵，求出表盘相对于摄像机的旋转方式以及旋转角度。利用指针距离表盘具有一定垂直距离该实际因素从产生视觉误差的源头入手，通过指针上的一点在无歪斜时的坐标(含有高度信息)，计算该点基于旋转矩阵旋转后的三维坐标，根据该三维坐标与有误差示数的坐标在投影方向上重合，因而精确地计算出指针的示数，实现了计算机系统对不同旋转角度的表盘图像的读数补偿效果。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一种指针式仪表读数校正方法。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种指针式仪表读数校正方法的流程框图；

图2为本发明实施例提供的指针式仪表读数校正方法的整体实施方式流程图；

图3为本发明实施例提供的正面表盘特征点标定图；

图4为本发明实施例提供的倾斜表盘特征点标定图；

图5为本发明实施例提供的含视觉误差为30°情况下指针补偿角度随两个旋转角度的变化示意图；

图6为本发明实施例提供的倾斜角度固定为(10°，20°)时补偿角度随α/r的变化示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一

一种指针式仪表读数校正方法100，如图1所示，包括：

步骤110、基于特征点分别在仪表盘的无歪斜图像和有歪斜图像中的像素坐标，计算无歪斜图像和有歪斜图像之间的仿射变换矩阵；

步骤120、基于仿射变换矩阵和正面摄像机的表盘相对摄像机而旋转的三维旋转矩阵的部分参数成比例，计算表盘相对摄像机的三维旋转矩阵；

步骤130、基于有歪斜图像中指针示数和三维旋转矩阵，得到指针实际像素坐标，基于该实际像素坐标和表盘尺寸，得到指针实际读数。

需要说明的是，无歪斜表盘图像和有歪斜表盘图像均是摄像机在拍摄方向的投影图像。实际中，摄像机在拍摄仪表盘时通常是由于位于表盘的上下方或者左右方，从而导致图片中表盘的歪斜，出现有歪斜表盘图像。另外，本方法要提前采集表盘正面的图像以及歪斜的图像。

现有仪表指针读数，一般通过仿射矩阵将表盘拉正，但是仿射变化的拉正方法是在二维平面上的“纠正”，也就是说，如果原始样本图片中指针和刻度盘相交于两点钟，仿射变换之后的图片上，指针和刻度盘仍然是相交在两点钟，再对仿射变换之后的图片进行示数的读取，仍然没有将视觉偏差考虑在内。本方法引入旋转矩阵，旋转矩阵是物体在三维空间坐标系中旋转过程的数学抽象概念，通过旋转矩阵可以很容易计算出物体旋转后的空间坐标，对于实际物体的空间建模及空间变换后的分析至关重要。如果从三维的角度考虑，这个偏差可以被精确计算。

本方法在仪表读数算法中引入三维旋转矩阵，基于仿射变换矩阵与旋转矩阵之间在投影方向上的比例关系，得到三维旋转矩阵，基于三维旋转矩阵进行指针实际读数的推算，将仿射变换矩阵与三维旋转矩阵结合，有效克服空间上由于指针与表盘之间具有一定的距离导致的视觉误差，提高了读数精度。

优选的，特征点包括起始刻度点、中间刻度点、终止刻度点。

表盘特征点标定：对于需要矫正的表盘，先获取一张其正面无歪斜情况下拍摄的图片，用手动或者自动识别的方式标定出刻度起始点、中间点、终止点作为三个特征点，同时在待矫正图片上标出相应的三个特征点，记录该三对点的像素坐标。如图3正面表盘，对应特征点像素坐标分别为红色(296，205)、黄色(173,467)，绿色(412,469)；图4倾斜角度为(50°，30°)表盘，对应特征点像素坐标分别为红色(293,260)、黄色(187,472)、绿色(394,387)

优选的，步骤110包括：

步骤111、采集特征点分别在无歪斜表盘图像和有歪斜表盘图像中的像素坐标，得到每个特征点的像素坐标对；

步骤112、基于各所述像素坐标对和仿射变换关系，建立变换方程组，计算得到无歪斜表盘图像和有歪斜表盘图像之间的仿射变换矩阵。

优选的，步骤112包括：将像素坐标转化为齐次坐标，并根据坐标对很仿射变换关系，建立变换等式方程组，计算得到无歪斜表盘图像和有歪斜表盘图像之间的三维仿射变换矩阵。

计算仿射变换矩阵：为了保持图像坐标系与建立的数学模型坐标系的一致性，规定图像坐标原点为左上角，原点向右为y轴正方向，原点向上为z轴正方向，因此在计算仿射变换矩阵时，应将所有特征点的像素坐标的第二个坐标取负值，如像素坐标(296,205)应变为(296，-205)。

根据：

其中为无歪斜表盘的特征点像素坐标，(y′,z′)为歪斜表盘的对应特征点的像素坐标，根据三对对应特征点即可求出六个未知参数，从而确定相应的仿射变换矩阵。根据图3、图4对应的特征点像素坐标计算得到对应的仿射变换矩阵为：

优选的，步骤120包括：

步骤121、基于预设三维坐标系和预设旋转向量，构建任一点依次绕各预设旋转向量旋转的三维旋转矩阵模型；

步骤122、根据三维仿射变换矩阵和正面摄像机的表盘相对摄像机而旋转的三维旋转矩阵的部分参数成比例，计算三维旋转矩阵模型中的旋转的各旋转角度，并得到三维旋转矩阵。

首先对歪斜表盘进行数学模型的抽象，再通过上述仿射变换矩阵与数学上三维旋转矩阵的关系，计算出表盘相对于摄像机的旋转角度，进而得到三维旋转矩阵。

需要说明的是，旋转矩阵(Rotation matrix)是在乘以一个向量的时候有改变向量的方向但是不改变大小的效果并保持了手性的矩阵。通俗来讲，对于一个三维空间上的任一点，只要知道其绕x轴、y轴、z轴对应的旋转角度θx、θy、θz，将原坐标乘以旋转矩阵，即可得出旋转之后的坐标。

绕x轴主动旋转的旋转矩阵为(在yz平面顺时针旋转)：

绕y轴主动旋转的旋转矩阵为(在zx平面顺时针旋转)：

绕z轴主动旋转的旋转矩阵为(在xy平面顺时针旋转)：

优选的，任一点为所述无歪斜表盘图像对应的所有所述三维坐标所构成的平面内的任一点。

优选的，步骤122中，根据仿射变换矩阵与旋转矩阵成比例关系，具体为：实际无歪斜的表盘相对摄像机根据三维旋转矩阵发生旋转之后，表盘投影在摄像机拍摄方向上所得到的投影图像与有歪斜图像形状相同、尺寸不同，根据形状相同、尺寸不同，建立三维仿射变换矩阵和三维旋转矩阵模型部分参数的比例关系。

优选的，步骤122具体包括：

提取三维仿射变换矩阵的右下角二阶子矩阵，并提取三维旋转矩阵的左上角二阶子矩阵，根据两个二阶子矩阵的成比例关系，计算三维旋转矩阵模型中的旋转的各旋转角度，得到三维旋转矩阵。

对歪斜表盘进行数学模型的抽象，计算表盘相对于摄像机的旋转角度，利用了仿射变换矩阵和三维旋转矩阵有四个对应参数成比例的关系，该关系是在将表盘读数的视觉误差问题，抽象为三维空间上的表盘旋转模型以及投影问题的基础上，推导并验证得到的。需要说明的是，选择以3D模型截取的表盘作为测试样本，是因为对于实际拍摄的表盘，并不知道其理论上精确的旋转角度，使用3D模型可以更好的检验算法的准确率。

验证：以表盘中心为原点，表盘刻度平面为yz平面，x轴垂直经过表盘中心，建立三维坐标系。假设摄像机时刻沿x轴固定方向拍摄，表盘相对摄像机歪斜。针对任意歪斜的表盘，当摄像机位于表盘的竖直上下方时，可以认为是表盘绕y轴旋转角度

当摄像机相对于表盘又发生水平方向上的移动时，可以认为是表盘在之前绕y轴旋转的基础上，又绕向量

旋转角度θ，特别强调所有旋转符合左手定则。同时由于实际中摄像机拍摄时通常距离表盘较远，产生的透视效果可以忽略不计，所以三维表盘模型沿摄像机拍摄方向的投影即可认为是实际中的照片。

需要说明的是，实际中，是表盘不动，摄像机在表盘的多个视角进行拍摄，因此才有歪斜表盘图像，本方法建立表盘三维模型，假设为摄像机不动、表盘相对摄像机旋转，在空间旋转后向摄像机拍摄方向投影，得到歪斜图像。

对于上述三维坐标系下的表盘，发生旋转即是所有坐标点乘以对应的旋转矩阵，获得的图片是发生旋转后向yz平面的投影。对于特征点来说，发生一定形式的旋转后的投影点，相对于无旋转时的投影点，其投影点坐标变换形式与旋转前后拍摄的图片之间的仿射变换的坐标变换形式具有成比例的相似性，通过这种相似性，即可计算出旋转的角度。

对于空间中任意的坐标点(x,y,z)′(坐标向量转置)，其绕y轴旋转角度

之后的坐标即是原坐标左乘一个旋转矩阵r_y，再绕向量n旋转角度θ，即是坐标再左乘一个旋转矩阵

得到旋转之后的坐标(x′,y′,z′)′，即：

其中，

若令：

则：

在表盘无旋转的情况下，其刻度盘平面垂直于x轴，所以对于无旋转的表盘来说，其三个特征点的x坐标均为同一个常数，令该常数为x₀。将等式(1)展开，即可得到旋转矩阵导致的投影点的坐标变换形式：

n₂₁x₀+n₂₂y+n₂₃z＝y′

n₃₁x₀+n₃₂y+n₃₃z＝z′

其中，不难看出n₂₁、n₃₁以及x₀决定了整体投影的平移量，

决定了连接三个特征点得到的特征三角形的投影的形状的变化情况。将仿射变换公式展开对比，如下：

由

得到如下等式：

m₁₁y+m₁₂z+m₁₃＝y′；

m₂₁y+m₂₂z+m₂₃＝z′。

不难看出m₁₃、m₂₃只是决定了仿射变换之后整体像素点在两个方向上的平移量，

决定了仿射变换前后连接三个特征点得到的特征三角形的相对形状的变化情况，考虑到仿射变换可能含有一定程度的尺度变换，因此得出如下比例关系：

其中，k是比例系数。

根据等式(2)，在已知仿射变换矩阵后，即可求出表盘相对摄像机旋转的角度

和θ。

对于图2旋转角度分别为(50°，30°)的歪斜表盘，用该方法的计算值分别为(49.6401°，28.7026°)，对应的k值为0.9873。本方法利用了仿射变换矩阵与三维旋转矩阵某些参数的关系，可以较为准确的计算出歪斜表盘相对于摄像机的旋转角度，同时能对含有视觉误差的读数进行补偿。

优选的，如图2所示，其中的校正算法，可由以下步骤130实现，步骤130包括：

基于有歪斜图像上的指针示数，并根据预设三维坐标系，计算无歪斜时该指针示数的三维坐标；计算该三维坐标经过三维旋转矩阵旋转后的新的三维坐标；根据指针上一点在基于所述三维旋转矩阵旋转之后与所述新的三维坐标在投影方向重合，计算得到该点在旋转之前的三维坐标；基于上述指针上一点在旋转之前的三维坐标，以及表盘尺寸，计算得到指针实际读数。

在数学模型的基础上，利用旋转角度，计算指针的补偿角度，充分利用了指针和表盘平面的垂直距离这一实际因素，该因素也正是表盘产生视觉误差的最主要原因，从而从源头上得出较为准确的指针补偿角度。其计算过程具体为：

利用已知的含有偏差的示数，结合表盘的尺寸计算出该示数点在三维坐标系下的无旋转情况下的坐标，使用已经计算出的旋转角度计算出旋转矩阵，将上述示数坐标乘以旋转矩阵，计算出变换之后的该示数点的y、z坐标，再利用指针上在旋转之前必有一点(第三维度的坐标值包含了指针距离表盘的距离信息)，经过同样的旋转变换后与该示数点旋转之后的y、z坐标重合相等，进而计算出指针上该点旋转之前的y、z坐标，计算出指针的真实角度，从而获得补偿值。

具体的，对于任意示数，假设在表盘无旋转的情况下，指针上一点的坐标为(α,y₀,z₀)，其中α为指针到表盘平面的垂直距离，准确的读数可以通过

计算出。当表盘发生歪斜时，相当于对应的坐标乘以旋转矩阵，对于上述的一点，令其旋转之后的坐标表示为(x₁,y₁,z₁)

由于指针上的该点在发生旋转之后，与刻度盘相交与某个示数，即发生旋转之后指针上的一点与刻度盘上的一点的投影发生重合，那么它们具有相同的y、z坐标。

对于图4中的倾斜表盘，其带有视觉误差的读数约为39.3，那么根据表盘的半径r，与表盘的量程以及表盘刻度的起始角度225°与终止角度-45°，可以计算出指针的角度为48°，进而可以计算出表盘没有发生旋转前的坐标(0,y₂,z₂)为(0,r*cos48°,r*sin48°)，则其以同样的方式进行旋转之后的坐标(x₂₁,y₁,z₁)为：

联立等式(3)、(4)即可解出无歪斜情况下指针上一点的坐标，进而计算出准确的指针角度。

在计算的过程中只需要知道指针到表盘的垂直距离与刻度圆盘的半径的比值α/r即可，在同样的倾斜角度下，α/r的值越大，补偿角度就越大，反之则越小。本例中按照0.05计算，对于实际的指针式仪表应以测量值为准。

对于图4，计算得补偿角度为-3.8531°，则根据补偿公式：

补偿后读数为：40.19，误差从0.7缩小到0.19。

含视觉误差为30°情况下指针补偿角度随两个旋转角度的变化情况如图5所示。对于误差读数为30°、表盘倾斜角度固定为(10°，20°)时，补偿角度随α/r的变化情况如图6所示。

将仿射变换矩阵与物体实际的旋转矩阵建立联系，可以通过仿射变换矩阵，求出表盘相对于摄像机的旋转方式以及旋转角度。利用指针距离表盘具有一定垂直距离该实际因素从产生视觉误差的源头入手，通过指针上的一点在无歪斜时的坐标(含有高度信息)，计算该点基于旋转矩阵旋转后的三维坐标，根据该三维坐标与有误差示数的坐标在投影方向上重合，因而精确地计算出指针的示数，实现了计算机系统对不同旋转角度的表盘图像的读数补偿效果。

实施例二

一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行上实施例一所述的任一种指针式仪表读数校正方法。

相关技术方案同实施例一，在此不再赘述。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种指针式仪表读数校正方法，其特征在于，包括：

步骤1、基于特征点分别在仪表盘的无歪斜图像和有歪斜图像中的像素坐标，计算无歪斜图像和有歪斜图像之间的仿射变换矩阵；

步骤2、基于仿射变换矩阵和正面摄像机的表盘相对摄像机而旋转的三维旋转矩阵的部分参数成比例，计算表盘相对摄像机的三维旋转矩阵，具体为：

基于预设三维坐标系和预设旋转向量，构建任一点依次绕y轴和所述预设旋转向量旋转的三维旋转矩阵模型；提取所述仿射变换矩阵的左上角二阶子矩阵，并提取所述三维旋转矩阵模型的右下角二阶子矩阵，根据两个二阶子矩阵的成比例关系，计算三维旋转矩阵模型中的所述旋转的各旋转角度，得到三维旋转矩阵；其中，所述旋转角度包括绕y轴旋转的角度

和绕所述预设旋转向量旋转的角度θ；

步骤3、基于所述有歪斜图像中指针示数和所述三维旋转矩阵，得到指针实际像素坐标，基于该实际像素坐标和表盘尺寸，得到指针实际读数，具体为：

基于所述有歪斜图像上的指针示数，并根据所述预设三维坐标系，计算指针示数点在表盘无歪斜时的三维坐标；

计算所述三维坐标经所述三维旋转矩阵旋转后得到的新的三维坐标；

根据指针上一点在基于所述三维旋转矩阵旋转之后与所述新的三维坐标在投影方向重合，计算得到所述指针上一点在旋转之前的三维坐标；

基于所述指针上一点在旋转之前的三维坐标，计算指针角度；并根据所述指针角度及表盘尺寸，计算得到指针实际读数。

2.根据权利要求1所述的一种指针式仪表读数校正方法，其特征在于，所述特征点包括起始刻度点、中间刻度点、终止刻度点。

3.根据权利要求1所述的一种指针式仪表读数校正方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1.1、采集特征点分别在仪表盘的无歪斜图像和有歪斜图像中的像素坐标，得到每个特征点的像素坐标对；

步骤1.2、基于各所述像素坐标对和仿射变换关系，建立变换方程组，计算得到无歪斜图像和有歪斜图像之间的仿射变换矩阵。

4.根据权利要求3所述的一种指针式仪表读数校正方法，其特征在于，所述步骤1.2包括：

将像素坐标转化为齐次坐标，并根据坐标对和仿射变换关系，建立变换等式方程组，计算得到无歪斜表盘图像和有歪斜表盘图像之间的三维仿射变换矩阵。

5.根据权利要求1所述的一种指针式仪表读数校正方法，其特征在于，所述任一点为所述无歪斜表盘图像对应的所有所述三维坐标所构成的表盘刻度平面内的任一点。

6.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如权利要求1至5任一项所述的一种指针式仪表读数校正方法。

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