CN113673520A - 一种适用于指针式电表的识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及仪表识别，具体涉及一种适用于指针式电表的识别方法，获取原始仪表图像，对原始仪表图像进行二值化处理，得到待识别仪表图像；对待识别仪表图像进行处理，获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像；将指针图像与刻度图像合并，并对合并后的图像进行视角修正，得到正视角待识别仪表图像；将正视角待识别仪表图像与标准仪表图像进行图像配准；根据配准后正视角待识别仪表图像中的灰度值识别仪表指针位置，基于仪表指针位置确定读数；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的对指针式电表读数识别准确性较低缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及仪表识别，具体涉及一种适用于指针式电表的识别方法。
背景技术
在电力系统中，指针式仪表有着较为广泛的应用。在变电站，需要对仪表读数进行实时监控，以防因一些参数超标而发生意外。目前的巡检方法主要采用人工巡检，人工巡检读数的效率低、误差大、危险性高。因此，需要一种通过获取图像，利用高效的图像处理技术获得仪表读数的方法，以提高效率，确保电力系统的安全运行。
变电站巡检机器人基于自主导航、精确定位的移动平台，集成可见光、红外、声音等传感器，根据规划的路径，对需要巡检的仪表进行多图像采集，并将采集到的原始仪表图像传输给后台系统，由后台系统通过图像处理技术，完成仪表读数的自动识别。
在申请公布号为CN 104657711 A的发明专利申请中公开了一种指针式仪表读数识别方法，该方法利用Hough变换找到表盘及其圆心，再通过Hough变换找到经过表盘的直线，最后对表盘内的数字进行识别，并根据这些信息计算出指针所指的刻度。使用该方法时，运算量较大，存储空间的需求也较大，并且会受到刻度、数字等短小直线的干扰，指针形态差异较大的噪声对识别效果有较大影响。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种适用于指针式电表的识别方法，能够有效克服现有技术所存在的对指针式电表读数识别准确性较低缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种适用于指针式电表的识别方法，包括以下步骤：
S1、获取原始仪表图像，对原始仪表图像进行二值化处理，得到待识别仪表图像；
S2、对待识别仪表图像进行处理，获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像；
S3、将指针图像与刻度图像合并，并对合并后的图像进行视角修正，得到正视角待识别仪表图像；
S4、将正视角待识别仪表图像与标准仪表图像进行图像配准；
S5、根据配准后正视角待识别仪表图像中的灰度值识别仪表指针位置，基于仪表指针位置确定读数。
优选地，S1中获取原始仪表图像，对原始仪表图像进行二值化处理，得到待识别仪表图像，包括：
获取原始仪表图像后，去除原始仪表图像的边缘像素以及图像内的字符，再进行灰度转换得到灰度图像，并对灰度图像进行二值化处理。
优选地，S2中对待识别仪表图像进行处理，获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像，包括：
引入参考仪表图像，对原始仪表图像和参考仪表图像进行像素值异或差值处理，将原始仪表图像中的仪表指针与仪表刻度分离，从而获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像。
优选地，所述参考仪表图像中不包含仪表指针，或者包含与原始仪表图像中的仪表指针不同方向的仪表指针。
优选地，S2中对待识别仪表图像进行处理，获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像，包括：
对待识别仪表图像进行像素扫描，获得像素点分布区域的形状，并基于像素点分布区域的形状获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像。
优选地，S3中将指针图像与刻度图像合并，并对合并后的图像进行视角修正，得到正视角待识别仪表图像，包括：
将包含仪表指针的指针图像、包含仪表刻度的刻度图像按照原视角平移合并，并采用透视变换对合并后的图像进行视角修正。
优选地，所述将包含仪表指针的指针图像、包含仪表刻度的刻度图像按照原视角平移合并，并采用透视变换对合并后的图像进行视角修正，包括：
在待识别仪表图像中找出并标记仪表指针的转动点位，并以该转动点位为标识，对包含仪表指针的指针图像、包含仪表刻度的刻度图像按照原视角进行平移合并；
对合并后的图像中刻度图像进行识别，并将刻度图像中的参考点与圆心之间的连线作为基准线，对合并后的图像进行视角修正。
优选地，S4中将正视角待识别仪表图像与标准仪表图像进行图像配准，包括：
对正视角待识别仪表图像、标准仪表图像进行特征点检测；
通过计算正视角待识别仪表图像、标准仪表图像中特征向量的相似度，对特征点进行匹配；
基于变换矩阵进行透视变换，完成图像配准。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明所提供的一种适用于指针式电表的识别方法，通过对原始仪表图像进行图像处理得到待识别仪表图像，并从待识别仪表图像中获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像，将仪表指针、仪表刻度分开进行识别，保证对于仪表指针、仪表刻度识别的准确性；对指针图像、刻度图像进行图像合并、视角修正，并与标准仪表图像进行图像配准对识别仪表指针的位置进行有效识别，同时基于仪表指针位置确定读数，从而能够有效提升指针式电表读数识别的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明中对于原始仪表图像处理过程的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种适用于指针式电表的识别方法，如图1和图2所示，S1、获取原始仪表图像，对原始仪表图像进行二值化处理，得到待识别仪表图像，具体包括：
获取原始仪表图像后，去除原始仪表图像的边缘像素以及图像内的字符，再进行灰度转换得到灰度图像，并对灰度图像进行二值化处理。
S2、对待识别仪表图像进行处理，获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像。
本申请技术方案中，可以通过两种方式从待识别仪表图像中获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像，将仪表指针、仪表刻度分开进行识别，保证对于仪表指针、仪表刻度识别的准确性。
第一种方式：
引入参考仪表图像，对原始仪表图像和参考仪表图像进行像素值异或差值处理，将原始仪表图像中的仪表指针与仪表刻度分离，从而获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像。
其中，参考仪表图像中不包含仪表指针，或者包含与原始仪表图像中的仪表指针不同方向的仪表指针。这种方式通过引入参考仪表图像，并对原始仪表图像和参考仪表图像进行像素值异或差值处理，从待识别仪表图像中获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像。
第二种方式：
对待识别仪表图像进行像素扫描，获得像素点分布区域的形状，并基于像素点分布区域的形状获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像。
这种方式通过判断待识别仪表图像中像素点分布区域的形状，从待识别仪表图像中获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像。
S3、将指针图像与刻度图像合并，并对合并后的图像进行视角修正，得到正视角待识别仪表图像，具体包括：
将包含仪表指针的指针图像、包含仪表刻度的刻度图像按照原视角平移合并，并采用透视变换对合并后的图像进行视角修正。
将包含仪表指针的指针图像、包含仪表刻度的刻度图像按照原视角平移合并时，可以在对待识别仪表图像进行处理前，从待识别仪表图像中找出并标记仪表指针的转动点位，并以该转动点位为标识，对包含仪表指针的指针图像、包含仪表刻度的刻度图像按照原视角进行平移合并。
在采用透视变换对合并后的图像进行视角修正时，对合并后的图像中刻度图像进行识别，并将刻度图像中的参考点与圆心之间的连线作为基准线，对合并后的图像进行视角修正。通过对指针图像、刻度图像进行图像合并、视角修正，能够得到正视角待识别仪表图像，便于后续进行图像配准。
S4、将正视角待识别仪表图像与标准仪表图像进行图像配准，具体包括：
对正视角待识别仪表图像、标准仪表图像进行特征点检测；
通过计算正视角待识别仪表图像、标准仪表图像中特征向量的相似度，对特征点进行匹配；
基于变换矩阵进行透视变换，完成图像配准。
S5、根据配准后正视角待识别仪表图像中的灰度值识别仪表指针位置，基于仪表指针位置确定读数。
本申请技术方案中，通过对原始仪表图像进行图像处理得到待识别仪表图像，并从待识别仪表图像中获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像，将仪表指针、仪表刻度分开进行识别，保证对于仪表指针、仪表刻度识别的准确性。
对指针图像、刻度图像进行图像合并、视角修正后，再与标准仪表图像进行图像配准，能够对识别仪表指针的位置进行有效识别，同时基于仪表指针位置确定读数，从而能够有效提升指针式电表读数识别的准确性。
以上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，并不会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。
Claims (8)
1.一种适用于指针式电表的识别方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、获取原始仪表图像，对原始仪表图像进行二值化处理，得到待识别仪表图像；
S2、对待识别仪表图像进行处理，获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像；
S3、将指针图像与刻度图像合并，并对合并后的图像进行视角修正，得到正视角待识别仪表图像；
S4、将正视角待识别仪表图像与标准仪表图像进行图像配准；
S5、根据配准后正视角待识别仪表图像中的灰度值识别仪表指针位置，基于仪表指针位置确定读数。
2.根据权利要求1所述的适用于指针式电表的识别方法，其特征在于：S1中获取原始仪表图像，对原始仪表图像进行二值化处理，得到待识别仪表图像，包括：
获取原始仪表图像后，去除原始仪表图像的边缘像素以及图像内的字符，再进行灰度转换得到灰度图像，并对灰度图像进行二值化处理。
3.根据权利要求2所述的适用于指针式电表的识别方法，其特征在于：S2中对待识别仪表图像进行处理，获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像，包括：
引入参考仪表图像，对原始仪表图像和参考仪表图像进行像素值异或差值处理，将原始仪表图像中的仪表指针与仪表刻度分离，从而获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像。
4.根据权利要求3所述的适用于指针式电表的识别方法，其特征在于：所述参考仪表图像中不包含仪表指针，或者包含与原始仪表图像中的仪表指针不同方向的仪表指针。
5.根据权利要求2所述的适用于指针式电表的识别方法，其特征在于：S2中对待识别仪表图像进行处理，获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像，包括：
对待识别仪表图像进行像素扫描，获得像素点分布区域的形状，并基于像素点分布区域的形状获得包含仪表指针的指针图像和包含仪表刻度的刻度图像。
6.根据权利要求3或5所述的适用于指针式电表的识别方法，其特征在于：S3中将指针图像与刻度图像合并，并对合并后的图像进行视角修正，得到正视角待识别仪表图像，包括：
将包含仪表指针的指针图像、包含仪表刻度的刻度图像按照原视角平移合并，并采用透视变换对合并后的图像进行视角修正。
7.根据权利要求6所述的适用于指针式电表的识别方法，其特征在于：所述将包含仪表指针的指针图像、包含仪表刻度的刻度图像按照原视角平移合并，并采用透视变换对合并后的图像进行视角修正，包括：
在待识别仪表图像中找出并标记仪表指针的转动点位，并以该转动点位为标识，对包含仪表指针的指针图像、包含仪表刻度的刻度图像按照原视角进行平移合并；
对合并后的图像中刻度图像进行识别，并将刻度图像中的参考点与圆心之间的连线作为基准线，对合并后的图像进行视角修正。
8.根据权利要求6所述的适用于指针式电表的识别方法，其特征在于：S4中将正视角待识别仪表图像与标准仪表图像进行图像配准，包括：
对正视角待识别仪表图像、标准仪表图像进行特征点检测；
通过计算正视角待识别仪表图像、标准仪表图像中特征向量的相似度，对特征点进行匹配；
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