CN112639901A - 仪表读取装置、仪表读取方法和计算机程序 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以精简的方法精度良好地读取模拟仪表指针的仪表读取装置、仪表读取方法和计算机程序。仪表读取装置包括：第一作成部，其根据预先存储的对仪表的刻度盘拍摄的拍摄图像中刻度盘的基准位置、所述多个主刻度的位置，在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成扫描图像；第三作成部，其根据存储的表示指针的形状的信息作成指针的图像，并根据存储的刻度盘的基准位置和大小对作成的指针的图像在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成指针扫描图像；确定部，其通过对作成的刻度盘扫描图像和指针扫描图像进行比较，算出似然的分布，该似然表示在与刻度盘扫描图像中的刻度正交的方向上拍到指针的可能性的高低，并根据算出的似然在与刻度正交的方向上的分布，确定所述仪表的指针指示的数值。

Description

仪表读取装置、仪表读取方法和计算机程序

技术领域

本发明涉及读取模拟仪表的指针的仪表读取装置、仪表读取方法和计算机程序。

背景技术

作为IoT系统中使用的测量仪表，常用的有数字温度计、湿度计、振动仪等用数字信号输出测定结果这种类型的数字传感器。因为容易使通信机发送表示测定结果的数值。与此相对，有不易将通过测量获得的信息转换为数字信号的机械式测量仪表。例如使用了波登管、隔膜、波纹管的压力计，使用了浮球的水位计等。这些机械式测量仪表是目视确认刻度盘这种类型的测量仪表，不输出模拟信号。为了将这些测量仪表测量的信息用于IoT系统中，提出了将负责人目视确认出来的刻度盘上的指针用照相机拍摄来读取测量值的方法。

专利文献1中提出了一种方法，对于单针旋转式的模拟仪表，使用对指针指向已知刻度的状态下的刻度盘进行拍摄所得的基准图像，通过指针活动范围上的亮度值分析读取测量值。专利文献1中，推定指针存在于亮度值最低、圆弧状刻度盘上的径向亮度值变化少的部分，从与基准图像相关度高的部分读取测量值。

专利文献2中公开了一种技术，其通过图像识别确定对指针设定的亮度值的部分，因此要进行背景除去、噪声除去等。

先行技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2004-133560号公报

专利文献2:日本特开2002-188939号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1或专利文献2等现有的方法，在拍摄图像中的拍到指针的区域的亮度值比其它区域低这一前提下，从拍摄图像中提取了比规定值低的亮度值出现的部分。专利文献1中，使用预先拍摄指针得到的拍摄图像，与刻度盘的拍摄图像一起实施频率变换，确定相关度高的部分，但是，即便实施噪声除去也难以高精度地确定。在安装有测量仪表的场所，有时会受到来自工厂的窗户、其它机器的光等的影响，在刻度盘上映出不同于文字、污渍等的清晰的影子。在指针连续抖动的情况下，拍摄图像上拍到的指针的图像不清晰，有可能与清晰的影子等混同从而使检测有误。

本发明鉴于上述情况而作出，目的在于提供以精简的方法精度良好地读取模拟仪表指针的仪表读取装置、仪表读取方法和计算机程序。

本申请的一种仪表读取装置，包括：存储部，其预先存储信息，该信息表示对仪表的刻度盘拍摄的拍摄图像中所述刻度盘的基准位置、所述刻度盘上与各数值相对应的多个主刻度的位置、以及所述仪表的指针的形状和大小；第一作成部，其根据存储的刻度盘的基准位置、所述多个主刻度的位置，对新拍摄的所述仪表的刻度盘的拍摄图像在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成扫描图像；第二作成部，其根据表示所述指针的形状的信息作成指针的图像；第三作成部，其根据存储的刻度盘的基准位置和大小对作成的指针的图像在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成指针扫描图像；算出部，其通过对作成的刻度盘扫描图像和指针扫描图像进行比较，算出似然的分布，该似然表示在与刻度盘扫描图像中的刻度正交的方向上拍到指针的可能性的高低；和确定部，其根据该算出部算出的似然在与刻度正交的方向上的分布，确定所述仪表的指针指示的数值。

本申请的一种仪表读取方法，包括以下处理：预先在存储介质中存储信息，该信息表示对仪表的刻度盘拍摄的拍摄图像中所述刻度盘的基准位置、所述刻度盘上与各数值相对应的多个主刻度的位置、以及所述仪表的指针的形状和大小；根据存储的刻度盘的基准位置、所述多个主刻度的位置，对新拍摄的所述仪表的刻度盘的拍摄图像在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成扫描图像；根据表示所述仪表的指针的形状的信息作成指针的图像；根据存储的刻度盘的基准位置和大小对作成的指针的图像在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成指针扫描图像；通过对作成的刻度盘扫描图像和指针扫描图像进行比较，算出似然的分布，该似然表示在与刻度盘扫描图像中的刻度正交的方向上拍到指针的可能性的高低；根据算出的似然在与刻度正交的方向上的分布，确定所述仪表的指针指示的数值。

本申请的一种计算机程序，使具有存储部的计算机执行下述处理：预先在所述存储部中存储信息，该信息表示对仪表的刻度盘拍摄的拍摄图像中所述刻度盘的基准位置、所述刻度盘上与各数值相对应的多个主刻度的位置、以及所述仪表的指针的形状和大小；根据存储的刻度盘的基准位置、所述多个主刻度的位置，对新拍摄的所述仪表的刻度盘的拍摄图像在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成扫描图像；根据表示所述指针的形状的信息作成指针的图像；根据存储的刻度盘的基准位置和大小对作成的指针的图像在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成指针扫描图像；通过对作成的刻度盘扫描图像和指针扫描图像进行比较，算出似然的分布，该似然表示在与刻度盘扫描图像中的刻度正交的方向上拍到指针的可能性的高低；根据算出的似然在与刻度正交的方向上的分布，确定所述仪表的指针指示的数值。

本申请的一个发明，根据存储的刻度盘的基准位置、多个主刻度的位置、指针的形状和大小，对拍摄了刻度盘的拍摄图像在与刻度正交的方向上进行扫描，可作成扫描图像。使用扫描图像和对指针图像进行同样操作得到的图像，可求出表示扫描图像中拍到指针的可能性高低的似然(likelihood)分布。根据似然分布，可确定指针的位置，即刻度盘上指针指示的数值。通过将指针的图像根据存储的形状和大小重新作成后使用，而不仅仅是使用所拍摄的指针的图像，相比于对含噪声的各图像进行比较的情况，反而能高精度确定。

本申请的一个发明，成为对象的仪表不仅可以是具有相对于圆形状刻度盘以其中心为支点旋转的指针的仪表，也可以是指针在直线上左右或上下移动的仪表。

本申请的一个发明，在存在多个似然的峰的情况下，可根据与对应于更陡的峰的刻度正交的方向上的位置确定指针指示的数值。由此，精度得以提高。

本申请的一个发明，可算出表示是否有与指针图像中的像素值变动类似的像素值变动的似然。由此，对在多种条件下拍摄的图像确定指针指示的数值的精度得以提高。

本申请的一个发明，可按多个主刻度的位置的区间线形补充确定指针指示的数值，因此，即使拍摄图像有失真，精度也不会变差。

发明的效果

按照本申请的仪表读取装置、仪表读取方法和计算机程序，能够以精简的方法精度良好地自动读取模拟仪表的指针。能够省略目视判断模拟仪表异常的确认业务。也能实现模拟仪表在IoT系统中的应用。

附图说明

图1是表示本实施方式中的抄表系统的概要的说明图。

图2A是照相装置的示意立体图。

图2B是照相装置的示意剖视图。

图3是表示抄表系统的结构的框图。

图4是表示被设定的信息的内容例的图。

图5A是表示拍摄图像中的失真校正概要的图。

图5B是表示拍摄图像中的失真校正概要的图。

图6是表示服务器装置的读取处理顺序的一例的流程图。

图7是表示拍摄图像的内容例的示意图。

图8是表示对拍摄图像的扫描方法概要的图。

图9是表示仪表刻度盘扫描图像的一例的示意图。

图10是表示指针扫描图像的一例的示意图。

图11是表示似然分布的图。

图12是表示对拍摄图像的扫描方法的其它例子概要的图。

图13是表示服务器装置的控制部执行的异常检测处理顺序的一例的流程图。

图14是表示实施方式2的服务器装置执行的读取处理顺序一例的流程图。

图15是表示实施方式2中的拍摄图像扫描方法概要的图。

图16是表示仪表刻度盘扫描图像的一例的示意图。

图17是表示指针扫描图像的一例的示意图。

图18是表示指针扫描图像的像素值变动分布的图。

图19是表示刻度盘扫描图像中的像素值变动分布的图。

图20是表示实施方式2中的似然算出方法的图。

图21是表示实施方式2中的似然分布的图。

具体实施方式

以下，对本申请的仪表读取方法和仪表读取装置基于表示其实施方式的附图具体进行说明。

(实施方式1)

图1是表示实施方式1中的抄表系统100概要的说明图。抄表系统100包括多个照相装置1、网关装置2、服务器装置3和客户端装置4。

照相装置1对设于工厂内设备上的各个仪表M分别设置。网关装置2设置在工厂内，能够与多个照相装置1通信连接。照相装置1和网关装置2之间的通信连接例如通过近距离无线通信实现。照相装置1和网关装置2之间也可以构成为能通过有线的方式通信连接。

照相装置1将对仪表M的刻度盘拍摄的拍摄图像通过通信向网关装置2发送。网关装置2将由多个照相装置1分别发送的拍摄图像通过网络N向服务器装置3发送。

服务器装置3对由网关装置2发送的拍摄图像执行后述的处理，确定拍摄图像中拍到的1个或多个仪表M的指针位置表示的状态。除此之外，服务器装置3还发挥基于Web接受用于确定状态的设定信息的功能，并且发挥基于所确定的状态向设有仪表M的工厂的管理者发警报的功能。此外，关于服务器装置3，在本实施方式中，为了易于说明，将其作为1台服务器计算机进行说明，但也可以通过在1台服务器计算机上在逻辑上通过多个实例动作的虚拟服务器实现。另外，也可以用多个服务器计算机使功能或处理分散或重叠。

网络N包括公用网络N1和承运商网络N2。公用网络N1是所谓的互联网。承运商网络N2是通讯业者提供的网络，其实现基于下一代或再下一代高速移动通信标准等标准的无线通信。公用网络N1包括接入点AP。承运商网络N2包括基站BS。网关装置2能够通过接入点AP或基站BS在与公用网络N1连接的服务器装置3之间收发信息。

安装在工厂内设备上的多种仪表中，具有数字输出功能的仪表向例如工厂内的主控台等控制装置输出测定结果，易于由控制装置判断测量对象的状态有无异常等。与此相对，作为不具有数字输出功能的仪表M，以往是工厂管理负责人通过目视确认有无异常，或者，在负责人不能进入的场所，用照相机拍摄仪表刻度盘，负责人远距离对其确认来判断有无异常。例如，作为隔膜式压力计的仪表M，负责人一天里多次通过目视确认是否未达到异常高压等，从而判断工厂内设备有无异常。

本实施方式中，对不具有数字输出功能的仪表M安装照相装置1，通过基于照相装置1所拍摄的拍摄图像的、服务器装置3的作为仪表读取装置的功能，实现确定仪表M正在测量的状态的抄表系统100。通过以下所示的处理内容，服务器装置3能够高精度地确定仪表M的指针所指的状态。由此，通过对现有的模拟型仪表M设置照相装置1并在工厂内设置网关装置2这样容易的顺序，使得负责人一天数次的目视操作得以省略。

图2A和图2B是照相装置1的示意图。图2A是示意立体图，图2B是示意剖视图。照相装置1通过在从基板10伸出的长条状伸出基板10f的一个面上设置拍摄部11和光源12、在基板10上实装通信部13和控制部14并连接电池盒16而构成。根据设置场所，有时不需要光源12，所以光源12优选能够拆卸的。照相装置1安装成伸出基板10f的实装有拍摄部11的面朝着仪表M的刻度盘视认用视窗。照相装置1通过连接器17相对于仪表M被定位。连接器17具有透明树脂制的罩15和固定在该罩15的一端的连接器17的本体，该罩15呈比仪表M的外径大的圆形状。在连接器17的本体上，与电池盒16一起固定基板10，罩15罩在仪表M的视窗上，通过用未图示的安装螺钉或安装金属件进行固定，照相装置1相对于仪表M如图2B所示那样被定位。罩15是透明树脂制的，伸出基板10f呈长条状,实装有与仪表M的刻度盘对置的拍摄部11，伸出基板10f的大小在具有与拍摄部11的大小对应的宽度的程度即可，因此，在安装了照相装置1的状态下，仪表M也能被视认。当然，照相装置1和连接器17的结构不限于此。

拍摄部11包括可见光或红外光的拍摄元件和存储器等，根据控制部14的控制信号执行拍摄。光源12例如包括LED(Light Emitting Diode)，根据控制部14的控制信号在拍摄时照射白色光或红外光。光源12可以设定为根据环境照明点亮，如使用照度传感器，在环境照明足够亮的情况下不点亮等。通信部13实现与网关装置2的通信连接。通信部13包括例如Bluetooth(注册商标)、尤其是2.4GHz的BLE(Bluetooth Low Energy:蓝牙低能量)等近距离无线通信模块。

控制部14包括处理器和存储器，根据存储器中存储的程序和设定信息控制拍摄部11执行的拍摄、光源12的点亮和熄灭、以及通信部13的发送接收。存储器存储的设定信息中，有预先存储的用于识别照相装置1的识别信息，控制部14在通过通信部13发送拍摄图像时将存储器中存储的识别信息与之对应地发送。控制部14根据设定信息包含的周期、或按照来自网关装置2的指示用拍摄部11执行拍摄，读出拍摄部11的内置存储器中临时保存的拍摄图像，交给通信部13使其向网关装置2发送。

照相装置1除了拍摄部11以外还可以具有其它传感器。照相装置1例如也可以具有温度传感器、湿度传感器。照相装置1也可以具有取得与拍摄环境相关的信息的传感器，例如自身电池电压传感器、照度传感器等。控制部14能够使这些传感器测量出的信息包含在拍摄图像的元数据记述部分从通信部13与拍摄图像一起发送。

图3是表示抄表系统100的结构的框图。网关装置2使用被称为所谓IoT网关的装置，该装置包括协议不同的第一通信部22和第二通信部23。网关装置2包括控制部20和存储部21。控制部20使用CPU和时钟等根据预先存储的程序和设定信息进行将由照相装置1发送的拍摄图像向服务器装置3发送的处理。第一通信部22包括与照相装置1通信用的BLE等近距离无线通信模块。第二通信部23包括经由网络N包含的承运商网络N2实现通信的下一代移动通信标准用的通信模块。除此之外，网关装置2还可以包括以太网(注册商标)用的装置、无线LAN用的通信模块。

服务器装置3使用服务器计算机。服务器装置3包括控制部30、存储部31、和通信部32。控制部30是使用了CPU(Central Processing Unit)或GPU(Graphical ProcessingUnit)的处理器，包括内置的易失性存储器、时钟等。控制部30为了如后述那样执行图像处理优选使用GPU或另行使用显卡。控制部30基于存储部31中存储的服务器程序30P执行各处理，使通用服务器计算机实现特定的仪表读取装置的功能，即进行后述的与仪表M的拍摄图像相关的信息处理。

除了服务器程序30P，存储部31使用硬盘还存储控制部30参照的信息。存储部31将后述的对拍摄图像进行处理时控制部30参照的各仪表M的设定信息与仪表M的识别信息相对应地存储。存储部31中存储的服务器程序30P也可以是通过通信部32从外部取得并存储的。

通信部32包括网卡。控制部30能够通过通信部32经由网络N与客户端装置4之间发送接收信息。

客户端装置4包括控制部40、存储部41、显示部42、操作部43、声音输入输出部44和通信部45。控制部40包括CPU或GPU等处理器以及存储器等。控制部40也可以作为集成了处理器、存储器、存储部41和通信部45的一个硬件(SoC：System On a Chip)构成。控制部40根据存储部41存储的应用程序40P使通用的计算机实现本实施方式的抄表系统100中用户使用的客户端装置4的功能。

存储部41包括例如闪存等非易失性存储器。存储部41存储应用程序40P。应用程序40P包含Web浏览器功能即可。也可以使用存储部41中存储的通用的Web浏览器程序。存储部41存储控制部40参照的数据。应用程序40P可以是控制部40通过读取部(未图示)读出存储介质49中存储的应用程序49P并安装在存储部41的程序。应用程序40P也可以是控制部40通过通信部45接收任意服务器装置通过网络N分发的应用程序(未图示)并安装在存储部41的程序。

显示部42包含液晶面板或有机EL显示器等显示器装置。操作部43是接受用户操作的接口，包括物理按钮、显示器内置的触摸面板装置。操作部43能够通过物理按钮或触摸面板接受在显示部42显示的画面上的操作。

声音输入输出部44包括扬声器和麦克风等。声音输入输出部44包括声音识别部，能够通过麦克风从输入声音识别操作内容接受操作。

通信部45是通过网络N实现与服务器装置3之间的信息收发的无线通信模块。通信部45可以使用网卡以有线的方式进行网络N上的通信。

说明这样构成的抄表系统100中的仪表M的抄表方法。本实施方式中，网关装置2预先在存储部21中存储有能通信连接的照相装置1的装置识别信息。装置识别信息例如可以是MAC地址，也可以是预先赋予照相装置1并被存储的信息。存储部21中也可以还存储有网关装置2自身的网关识别信息。网关装置2也可以通过照相装置1用的第一通信部22对多个照相装置1建立配对，并对建立了配对的照相装置1分别临时赋予不同的地址。网关装置2的控制部20与存储部21中存储的装置识别信息对应地依次指示多个照相装置1执行拍摄和发送拍摄图像。

各个照相装置1在收到来自网关装置2的指示时使光源12点亮，通过拍摄部11执行拍摄，并使光源12熄灭，将拍摄图像从通信部13向网关装置2发送。控制部14也可以在内置存储器中预先存储有装置识别信息的情况下将其与拍摄图像一起发送。

网关装置2的控制部20每次通过第一通信部22接收来自照相装置1的拍摄图像，都与对应的装置识别信息相对应地将拍摄图像从第二通信部23发送到服务器装置3。控制部20也可以使用内置存储器蓄积拍摄图像。在第二通信部23难以发送的情况下进行蓄积，在能通信了的时刻发送即可。

网关装置2的控制部20对可通信连接的一个或多个照相装置1巡回地重复以上拍摄指示、拍摄图像的接收和发送的处理。网关装置2例如能与最多20台照相装置1通信连接。当一次从拍摄指示到向服务器装置3发送需要10秒-20秒时，各照相装置1上4分钟-6分钟执行一次拍摄。

服务器装置3中，每次从网关装置2发送拍摄图像，都与装置识别信息对应地，对各个仪表M通过后述的处理由仪表M的刻度盘确定指针位置，确定指针指示的刻度对应的数值。控制部30将确定指针位置以及确定数值时使用的设定信息按仪表M与装置识别信息相对应地存储于存储部31。将客户端装置4连接到服务器装置3，通过操作者的操作接受处理，即可获得这些信息。

图4是表示被设定的信息的内容例的图。图4中，指针支点位置用附图标记O表示，多个主刻度的位置用附图标记P0、P1、P2、P3、P4、P5表示。这些位置通过操作者在画面上选择进行设定即可。存储部31中，表示图4所示的指针支点位置O在拍摄图像上的位置的坐标、表示多个主刻度的位置P0、P1、P2、P3、P4、P5、…在拍摄图像上的位置的坐标分别被存储。

图4中，示出了与指针的形状对应的轮廓C，其通过对基于所存储的轮廓信息绘制的轮廓进行调整而确定。轮廓信息是作为指针形状表示一般的轮廓的信息，预先存储在存储部31中。轮廓C，通过操作者对基于预先存储的轮廓信息绘制的轮廓进行尖端的指定、宽度的缩放、长度的调整而确定。存储部31中存储有被确定的轮廓C的长度和宽度、以及指针支点位置O相对于轮廓C的位置。关于针色，也是接受选择并存储于存储部31即可。

另外，存储部31中，也可以预先设定拍摄图像的失真校正。失真校正中，例如，由于照相装置1的拍摄部11与仪表M之间的距离近，所以在拍摄部11与仪表M的刻度盘没有严格垂直、即没有正对的情况下，失真会变大。此外还有镜头的特性造成的失真。图5A和图5B是表示拍摄图像中的失真校正概要的图。图5A和图5B中，用格子表现了拍摄图像的失真。如图5A和图5B所示，本来互相垂直相交的格子，由于拍摄方向的角度、镜头特性等，拍摄后如图5A所示那样发生扭曲。可以由服务器装置3的控制部30使用图像分析功能自动确定失真并进行校正，也可以显示预览拍摄图像的画面，操作者一边确认校正后的拍摄图像一边校正失真。图5B表示校正后的格子。校正参数群被作为设定信息存储在存储部31中。根据设定信息，控制部30能够对用同一照相装置1拍摄的拍摄图像在后述的读取处理之前的阶段进行校正。

接下来，说明基于设定信息的读取处理，该设定信息如图4和图5A、图5B中所示那样被设定。读取处理由服务器装置3根据通过客户端装置4接受的设定信息对照相装置1发送的拍摄图像执行。

图6是表示服务器装置3执行的读取处理顺序的一例的流程图。服务器装置3每次从网关装置2接收拍摄图像都执行以下的处理。

服务器装置3的控制部30确定与所接收的拍摄图像对应的装置识别信息(步骤S201)，从存储部31读出与装置识别信息相对应的设定信息(步骤S202)。

控制部30根据读出的设定信息对所接收的拍摄图像首先执行失真校正处理(步骤S203)。步骤S203中，控制部30读出并应用参数群，该参数群例如是如上述那样通过负责人在设定信息接受画面420内的包括拍摄图像的预览画面422上的操作进行校正的参数群。控制部30也可以预先自动确定失真校正的参数并存储到存储部31中使用。

控制部30对拍摄图像接下来执行均衡处理(步骤S204)。步骤S204中的均衡处理是通过图像的灰阶校正减少影或反射等噪声要素的影响的图像处理。

接下来，控制部30选择一个在步骤S203和S204的处理后的拍摄图像中拍到的仪表M(步骤S205)，对所选择的仪表M，根据所存储的设定信息执行以下的步骤S206到步骤S214的处理。

控制部30对拍摄图像进行扫描处理，该扫描处理以指针支点位置为基准，对沿指针长度方向的、与指针的长度对应的范围的像素进行扫描，该扫描处理从多个刻度位置中的0(零)刻度位置到最大刻度位置、在与刻度正交的方向(或指针行进的方向)上依次推进(步骤S206)。每次参照处理，控制部30都使用所参照的像素的像素值作成刻度盘扫描图像(步骤S207)。

控制部30根据读出的设定信息包括的指针形状的轮廓信息和针色作成指针的图像(步骤S208)。步骤S208中，控制部30例如以设定信息包括的刻度盘的颜色绘制背景图像，该背景图像与指针的长度和宽度相比都足够大，在该背景图像的中央根据轮廓信息绘制与长度和宽度对应的指针的轮廓，用作为设定信息的针色绘制轮廓内部。控制部30在与刻度正交的方向上对与指针长度对应的范围上的像素进行扫描(步骤S209)，使用所扫描的像素的像素值作成指针扫描图像(步骤S210)。

控制部30沿着与步骤S207中作成的刻度盘扫描图像中的刻度正交的方向，使用步骤S210中作成的指针扫描图像，算出拍到指针的可能性高低的分布(似然分布)(步骤S211)。

步骤S211中，控制部30沿着与刻度盘扫描图像(矩形图像)中的刻度正交的方向，使步骤S210中作成的指针扫描图像与指针的方向一致地重叠，根据算出对应的像素间的差得到的数值算出似然。控制部30可以使用对应的像素间的差在指针扫描图像大小的整个范围上的合计，也可以算出和的平均值。控制部30计算似然时，差的合计值、或平均值越小，在指针扫描图像所处的刻度盘扫描图像内拍到指针的可能性越高。优选的是，对于指针扫描图像中的指针中心线和距中心线规定宽度的像素，使其差越小似然越大地对差赋予权重来算出似然。

控制部30使用微分值校正似然分布，该微分值是步骤S211中算出的似然分布在与刻度正交的方向、即对刻度位置的微分值(步骤S212)。理由在于，步骤S212中，对似然分布的峰中似然同等程度的峰，控制部30采用更陡的峰。

控制部30根据步骤S212的校正后的似然分布确定刻度盘扫描图像上似然为最大的位置(步骤S213)，算出与所确定的位置对应的指针指示的数值，并与装置识别信息和仪表识别信息相对应地存储到存储部31(步骤S214)。步骤S214中的存储，可以是与表示取得拍摄图像的时间的时间信息相对应地作为日志蓄积存储，也可以是仅存储最新的数值信息。

控制部30对所接收的拍摄图像判断是否对拍到的所有监控对象即仪表M都执行了处理(步骤S215)，在判断为所有处理未都执行的情况下(S215：否)，使处理返回步骤S205，选择下一个仪表M(S205)，继续进行处理。

在步骤S215中判断为所有处理都已执行的情况下(S215：是)，控制部30结束处理。

在步骤S206中进行扫描时，在能够预想指针的摆动会超过刻度范围的上下限(零及最大刻度位置)的情况下，执行范围可以包括超过该上下限的部分，该部分被设定为“读取范围外区域”。控制部30可以在步骤S206中根据是否将“读取范围外区域”作为扫描图像的对象这一设定推进扫描。在不将“读取范围外区域”作为对象的情况下，控制部30如S206中所示从零刻度位置到最大刻度位置限定地进行扫描，并作成扫描图像。在将“读取范围外区域”作为对象的情况下，控制部30也包括“读取范围外区域”地推进扫描，并作成扫描图像，S211以后的处理中，在能推定指针存在于“读取范围外区域”的状态下，也可以进行处理来省略S213的确定处理。

使用拍摄图像的内容例对图6的流程图所示的处理顺序进行具体说明。图7是表示拍摄图像的内容例的示意图。图7中，示出了如图4所示拍摄了作为压力计的仪表M的例子。图8是表示对拍摄图像的扫描方法的概要的图。图8中，对图7所示的拍摄图像，通过参照图4说明的处理设定的指针支点位置用附图标记O表示，多个主刻度的位置用附图标记P0、P1、P2、P3、P4、P5表示。图8中，用于作成刻度盘扫描图像的扫描的行进方向用空心箭头表示，1次扫描(主扫描)时参照的与指针长度对应的范围用虚线构成的矩形L表示。矩形L为如下区域：其通过作为指针基准位置的指针支点位置的像素，长度为指针长度，宽度为例如一至两个像素即像素能参照的程度。控制部30在步骤S207(步骤S210中也同样)中，一边使矩形L在指针支点位置O上一点一点旋转，一边参照像素值作成扫描图像。

图9是表示仪表M的刻度盘扫描图像的一例的示意图。图9中，扫描图像用示意图表示，与图8同样，用附图标记O表示指针支点位置，用附图标记P0、P1、P2、P3、P4、P5表示多个主刻度的位置。如图9所示，扫描图像被作成矩形图像。图9所示的一例中，横穿矩形图像的线Q对应于指针支点位置。长边方向与扫描时的矩形L的旋转角度对应。此外，如图9所示，由于拍摄图像中的仪表M的失真，主刻度间的各区间长度不同。因此，在后面读取指针指示的数值时，根据因区间而异的主刻度间的刻度的分配来确定。此外，为了使区间的长度均匀，也可以通过因区间而异的系数使扫描图像伸长或缩短。

图10是表示指针扫描图像的一例的示意图。为了用图8所示的方法作成与刻度盘扫描图像同样的扫描图像，作成指针的下部放大了的图像。

图11是表示似然分布的图。横轴表示刻度盘扫描图像的扫描行进方向，纵轴表示似然。图11将似然分布与图9的刻度盘扫描图像重叠表示。图11示出了图10的指针扫描图像与图9的刻度盘扫描图像相符的可能性高低的分布，即，拍到指针的可能性高低的分布。图11的例子中，刻度盘扫描图像中的左侧有似然的峰。根据峰的位置和扫描图像上的主刻度的位置，控制部30确定指针指示着3.4附近。

上述的处理以具有旋转指针的仪表M为例进行了说明，但不限于此，对具有升降指针或左右移动指针(不限于针的指示部)的仪表M也能通过同样的处理读取。此时，推进扫描的方向同样是与刻度正交的方向(指针升降的方向)。但是，对于这样的仪表M，作为设定信息预先接受并存储指针的基准位置(例如中心)而不是指针支点位置，在读取处理中使用基准位置作成扫描图像。图12是表示对拍摄图像的扫描方法的其它例子的概要的图。图12所示的例子中，使用了指针在铅直方向上升降的水位计的拍摄图像。对这样的水位计，通过在与刻度正交的方向(指针或水面、边界面等行进的方向)上依次参照包括指针的范围L的像素值作成扫描图像，也能够应用同样的处理。

被读取的数值分别能利用于仪表M的测量对象状态的异常检测。以下的处理中，由服务器装置3判断被读取的数值是否在预先设定的范围内，仅在判断为范围外的情况下向使用抄表系统100的客户端装置4的负责人进行通知，实现安全监视服务。

图13是表示服务器装置3的控制部30执行的异常检测处理顺序的一例的流程图。控制部30每次执行图6的流程图所示的读取处理都执行以下所示的处理顺序，或者，控制部30以数分钟一次、数小时一次等规定的周期执行以下所示的处理顺序。

控制部30选择装置识别信息(步骤S301)，读出与所选择的装置识别信息相对应地存储的各仪表M的指针指示的数值(步骤S302)。控制部30读出与所选择的装置识别信息对应的各仪表M的规定安全范围(步骤S303)，判断步骤S302中读出的数值是否在步骤S303读出的规定安全范围内(步骤S304)。

在步骤S304中判断为在安全范围内的情况下(S304：是)，控制部30判断与作为监控对象的仪表M对应的装置识别信息是否全都被选择了(步骤S305)。在判断为全都被选择了的情况下(S305：是)，控制部30结束处理。

在步骤S304中判断为在安全范围外的情况下(S304：否)，控制部30根据与步骤S301中选择的装置识别信息相对应的账号信息向负责人发出警报(步骤S306)，并将处理进至步骤S305。

在步骤S305中判断为没有全都被选择的情况下(S305：否)，控制部30将处理返回步骤S301。

以往，负责人在工厂巡回，通过目视确认作为模拟仪表的仪表M来判断异常的有无。而利用本申请的服务器装置3的功能能够实现高精度的自动读取。只要将照相装置1在仪表M上定位安装，并设定和设置网关装置2，对各照相装置1进行图4所示那样的初始设定，以后就能自动进行异常检测的业务。例如对高温、危险气体处理等在负责人难以进入的场所设置的仪表，也能通过用应对高温的连接器17使用照相装置1实现自动抄表。

(实施方式2)

实施方式2中的抄表系统100的结构，除了服务器装置3作为仪表读取装置的读取处理的细节之外，与实施方式1中的结构相同。以下对实施方式2的说明中，对与实施方式1共通的结构赋予同一附图标记并省略详细说明。

说明实施方式2中的读取处理顺序。图14是表示实施方式2的服务器装置3执行的读取处理顺序一例的流程图。图14的流程图所示的处理顺序中，对与实施方式1的图6的流程图所示的处理顺序共通的部分赋予同一步骤号并省略详细说明。

服务器装置3的控制部30确定与所接收的拍摄图像对应的装置识别信息(S201)，读出与装置识别信息相对应的设定信息(S202)。控制部30对所接收的拍摄图像执行失真校正处理(S203)。实施方式2中不执行均衡处理。

控制部30选择拍摄图像中拍到的一个仪表M(S205)，根据对所选择的仪表M的设定信息执行以下处理。

控制部30对刻度盘全域在与刻度正交的方向(或指针行进的方向)上依此推进对拍摄图像执行的、以指针支点位置为基准的像素扫描处理(步骤S226)。步骤S226中的“以指针支点位置为基准的像素扫描”，在实施方式2中，除了从指针的针尾到针尖的长度范围上的像素，还可以包括位于针尾外侧部分的区域。

控制部30每次执行步骤S226的参照处理，都使用所参照的像素的像素值作成刻度盘扫描图像(S207)。

控制部30作成所选择的仪表M的指针的图像(S208)，对所作成的图像与步骤S226同样地执行以指针支点位置为基准的像素扫描(S209)，使用所操作的像素的像素值作成指针扫描图像(S210)。

控制部30对在步骤S210中作成的指针扫描图像算出扫描图像范围内的像素值的变动分布(步骤S221)。其中，像素值可以是与明度(亮度)对应的值，也可以是各个RGB的值。

控制部30沿着与步骤S207中作成的刻度盘扫描图像上的刻度正交的方向，使用步骤S221中作成的指针扫描图像的像素值变动分布，算出拍到指针的可能性的高低分布(似然分布)(步骤S222)。

步骤S222中，控制部30沿着与刻度盘扫描图像(矩形图像)上的刻度正交的方向，顺次移动与步骤S210中作成的指针扫描图像对应的范围，同时提取各范围内的像素值。控制部30算出所提取的范围的像素值变动分布，根据表示与步骤S221中算出的变动分布的类似性的数值算出似然。基本上，指针的图像中，拍到的指针轮廓是清楚的，所以在轮廓部分像素值的变动大。在多数情况下，刻度盘由于是背景色，所以只要没有反射影像、反光等的影响，变动就应该小。控制部30将与类似度对应的导数(后述)的乘积和作为似然算出，该类似度是各范围内的像素值变动分布与指针扫描图像中的像素值变动分布的类似度。像素值的变动分布作为在范围内以任意至少一个方向扫描的变动分布被算出，但为了提高似然的精度，也可以将在不同方向扫描的结果进行乘积累加。也可对不同方向的变动分布赋予权重合计为似然。具体参照示意图后述。

控制部30根据步骤S222中算出的似然分布，确定似然为最大的刻度盘扫描图像上的位置(S213)，算出与所确定的位置对应的指针指示的数值，并与装置识别信息和仪表识别信息相对应地存储到存储部31(S214)。

控制部30对所接收的拍摄图像判断是否对拍到的所有监控对象即仪表M都执行了处理(S215)，在判断为所有处理未都执行的情况下(S215：否)，使处理返回步骤S205，选择下一个仪表M(S205)，继续进行处理。

在步骤S215中判断为所有处理都已执行的情况下(S215：是)，控制部30结束处理。

具体说明实施方式2的图14的流程图所示的处理顺序。实施方式2中，也是在拍摄了仪表M的情况下可取得图7所示那样的拍摄图像。以图7所示的拍摄图像为例，具体说明实施方式2中的读取顺序。

图15是表示实施方式2中的拍摄图像扫描方法概要的图。图15中，对图7所示的拍摄图像，通过参照图4说明的处理设定的指针支点位置用附图标记O表示，多个主刻度的位置用附图标记P0、P1、P2、P3、P4、P5表示。图15中，用于作成刻度盘扫描图像的扫描的行进方向用空心箭头表示，1次扫描(主扫描)时参照的像素群用线L2表示，线L2以指针支点位置为中心，长度为中心到刻度距离的2倍。线L2围成矩形区域，长度通过作为指针基准位置的指针支点位置的像素。控制部30在步骤S207(步骤S210中也同样)中，一边使线L2以指针支点位置O为中心一点一点旋转360度，一边参照线L2上的像素值作成扫描图像。线L2可以具有一至两个像素的宽度以参照线L2内的像素。

图16是表示仪表M的刻度盘扫描图像的一例的示意图。图16中，扫描图像用示意图表示，与图15同样，用附图标记O表示指针支点位置，用附图标记P0、P1、P2、P3、P4、P5表示多个主刻度的位置。如图16所示，扫描图像被作成矩形图像。图16所示的一例中，横穿矩形图像的线Q对应于指针支点位置。长边方向与扫描时的矩形L2的旋转角度对应。图16所示的实施方式2中的刻度盘扫描图像与图9相比，作为参照基准的线L2还包括指针针尾部分一侧的空白。在这种情况下，通过使线L2从针尾一侧向外侧延伸，针尾外侧区域像素值的变动小这一情况被反映在似然中。即，能够用与包含针尾外侧的指针图像的相关度高低算出似然。

图17是表示指针扫描图像的一例的示意图。由于用图15所示的方法作成与刻度盘扫描图像同样的扫描图像，所以能作成指针针尾部分扩大的图像，并且作为参照基准的线L2包括针尾部分的空白。

图18是表示指针扫描图像的像素值变动分布的图。控制部30对指针扫描图像逐行(行宽度为一至多个像素)取得扫描方向(图17、图18中的横向、这里指指针扫描图像的宽度方向)上的像素值分布，将所取得的像素值以一个像素为单位进行微分，算出变动分布。控制部30一边在与扫描方向正交的方向上移动变动分布的计算范围，一边算出扫描图像的高度并存储起来。图18中，取得了扫描图像上的高度y为y＝h1时的扫描方向上的像素值分布B2(h1)、高度y为y＝h2时的扫描方向上的像素值分布B2(h2)。当对各个分布以扫描方向的一个像素为单位(x)进行微分时，可如以下式(1)表述。这里，B2的“B”表示是扫描方向上的分布，“2”是表示指针扫描图像上的分布。

【数1】

宽度方向上的变动分布：

y＝h1时，

y＝h2时，

如图18所示可知，拍摄指针的范围的像素值变动分布，在扫描方向的中央部分存在像素值(明度、亮度值、RGB值)低的部分。

图19是表示刻度盘扫描图像中的像素值变动分布的图。如图19所示，控制部30对刻度盘扫描图像在扫描方向上每次以规定的像素为单位仅提取与指针扫描图像一致的范围，与图18同样地算出被提取范围上的像素值分布，并进行微分算出变动分布。图19所示的图像表示图16所示的刻度盘扫描图像中的、扫描方向上的位置X为X＝α时的虚线所示的范围。

控制部30对如图19所示的扫描图像中的范围与图18所示的方法同样地逐行(行宽度为一至多个像素)取得扫描方向(图19中的横向，这里指提取范围的宽度方向)上的像素值分布，对所取得的像素值以一个像素为单位进行微分，算出变动分布。刻度盘扫描图像中的扫描方向上的像素值变动分布如以下式(2)表述。这里，“B”表示是扫描方向上的分布，“1”表示是刻度盘扫描图像上的分布。

【数2】

从刻度盘扫描图像提取的范围的宽度方向一行上的变动分布：

图20是表示实施方式2中的似然算出方法的图。实施方式2中，似然通过变动类似性的乘积和算出，变动类似性指从如图19所示的刻度盘上的扫描图像以扫描方向的位置X为中心提取的范围上的像素值变动与图18所示的指针图像上的像素值变动的类似程度。提取范围和指针图像上的扫描方向的各行的变动类似性如下算出。

控制部30按各变化算出提取范围上的扫描方向上各变化的变动分布与指针图像中扫描方向上的各变化的变动分布的乘积。乘积在变动分布为正相关的情况下为正值，也就是说，只要变动分布中的峰谷位置相同，算出的分(score)就高，如果相位相反则算出的分低。控制部30对按扫描方向上的各变化(dx)算出的乘积求和(式(3))。

控制部30将逐行算出的提取范围(部分图像)与指针扫描图像之间的扫描方向上的像素值变动类似性的乘积和在与扫描方向正交的方向(指针扫描图像的高度方向)上累加的结果作为似然算出(式(4))。

【数3】

宽度方向上的变动类似性

扫描方向上的似然

通过将X的位置在扫描方向上一点一点挪动取得该似然的分布，能够确定拍到指针的可能性(似然)高的扫描方向的位置。图21是表示实施方式2中的似然分布的图。横轴表示刻度盘扫描图像的扫描推进方向，纵轴表示似然。图21将似然分布重叠在图16的刻度盘扫描图像上示出。图21对图16的刻度盘扫描图像示出了与图17的指针图像的类似度高低的分布。图21的例子中，扫描图像是扫描360度以上而作成的，因此在图中右侧有反转后的指针图像，但是，由于表示的是与图17的指针图像的类似度高低，所以似然的峰是唯一的，能够准确无误地确定。

实施方式2的似然算出过程中，如图18至图20所示，对提取的范围中的宽度方向参照像素值，算出其变动分布进行累加，由此算出了似然。但是，为了提高似然的精度，也可以算出与宽度方向不同方向上的变动分布，例如对所提取的范围和指针扫描图像的高度方向算出变动分布，对算出的变动分布同样进行累加，并与根据宽度方向的变动分布算出的似然相加。相加时，也可以对基于宽度方向的变动分布的值和基于高度方向的变动分布的值分别赋予权重进行相加。不同的方向不限于正交的宽度方向或高度方向，可以取易于把握指针图像特征的任意方向上的像素值变动分布进行计算。

关于实施方式2中说明的处理，对具有升降指针或左右移动指针(不限于针的指示部)的仪表M也能通过同样的处理读取，而且，也能够与实施方式1同样地应用于安全监视服务，基于所读取的数值实现异常检测和警报发送。

应该认为，本次公开的实施方式所有方面都是例示，并非限制性的。本发明的范围并非由上述含义所示，而是由权利要求书所示，应包含与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。

附图标记说明

1 照相装置

11 拍摄部

13 通信部

14 控制部

2 网关装置

3 服务器装置(仪表读取装置)

30 控制部

31 存储部

30P 服务器程序

4 客户端装置

40 控制部

40P 应用程序

42 显示部

43 操作部

Claims (8)

1.一种仪表读取装置，包括：

存储部，其预先存储信息，该信息表示对仪表的刻度盘拍摄的拍摄图像中所述刻度盘的基准位置、所述刻度盘上与各数值相对应的多个主刻度的位置、以及所述仪表的指针的形状和大小；

第一作成部，其根据存储的刻度盘的基准位置、所述多个主刻度的位置，对新拍摄的所述仪表的刻度盘的拍摄图像在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成扫描图像；

第二作成部，其根据表示所述指针的形状的信息作成指针的图像；

第三作成部，其根据存储的刻度盘的基准位置和大小对作成的指针的图像在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成指针扫描图像；

算出部，其通过对作成的刻度盘扫描图像和指针扫描图像进行比较，算出似然的分布，该似然表示在与刻度盘扫描图像中的刻度正交的方向上拍到指针的可能性的高低；和

确定部，其根据该算出部算出的似然在与刻度正交的方向上的分布，确定所述仪表的指针指示的数值。

2.根据权利要求1所述的仪表读取装置，

所述刻度盘呈圆形状，所述存储部存储的刻度盘的基准位置表示旋转的指针的支点位置，与所述刻度正交的方向是以所述支点为中心的旋转方向。

3.根据权利要求1所述的仪表读取装置，

所述刻度盘呈矩形状，所述存储部存储的刻度盘的基准位置表示与在直线上移动的指针的特定部位对应的位置，与所述刻度正交的方向是所述指针的移动方向。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的仪表读取装置，

所述算出部根据表示类似性的数值的扫描方向和与所述刻度正交的方向的乘积和算出所述似然，所述类似性为所述第一作成部作成的扫描图像中与所述指针扫描图像对应的范围上的像素值变动和所述第三作成部作成的指针扫描图像中的像素值变动的类似性。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的仪表读取装置，

所述确定部根据似然在与刻度正交的方向上的分布，确定一个或多个似然的峰；在多个峰被确定的情况下，选择似然的变化更陡的峰；根据所选择的峰在与刻度正交的方向上的位置和所述多个刻度的位置确定指针指示的数值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的仪表读取装置，

在与所述刻度盘扫描图像的刻度正交的方向上所述存储部存储的多个主刻度的位置间的任一区间内存在峰的情况下，所述确定部按区间在刻度间进行补充来确定数值。

7.一种仪表读取方法，包括以下处理:

预先在存储介质中存储信息，该信息表示对仪表的刻度盘拍摄的拍摄图像中所述刻度盘的基准位置、所述刻度盘上与各数值相对应的多个主刻度的位置、以及所述仪表的指针的形状和大小；

根据存储的刻度盘的基准位置、所述多个主刻度的位置，对新拍摄的所述仪表的刻度盘的拍摄图像在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成扫描图像；

根据表示所述仪表的指针的形状的信息作成指针的图像；

根据存储的刻度盘的基准位置和大小对作成的指针的图像在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成指针扫描图像；

通过对作成的刻度盘扫描图像和指针扫描图像进行比较，算出似然的分布，该似然表示在与刻度盘扫描图像中的刻度正交的方向上拍到指针的可能性的高低；

根据算出的似然在与刻度正交的方向上的分布，确定所述仪表的指针指示的数值。

8.一种计算机程序，使具有存储部的计算机执行下述处理：

预先在所述存储部中存储信息，该信息表示对仪表的刻度盘拍摄的拍摄图像中所述刻度盘的基准位置、所述刻度盘上与各数值相对应的多个主刻度的位置、以及所述仪表的指针的形状和大小；

根据存储的刻度盘的基准位置、所述多个主刻度的位置，对新拍摄的所述仪表的刻度盘的拍摄图像在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成扫描图像；

根据表示所述指针的形状的信息作成指针的图像；

根据存储的刻度盘的基准位置和大小对作成的指针的图像在与图像内的刻度正交的方向上进行扫描，作成指针扫描图像；

通过对作成的刻度盘扫描图像和指针扫描图像进行比较，算出似然的分布，该似然表示在与刻度盘扫描图像中的刻度正交的方向上拍到指针的可能性的高低；

根据算出的似然在与刻度正交的方向上的分布，确定所述仪表的指针指示的数值。

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