CN114782852A - 指针式工业仪表的读数方法、读数装置与读数系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指针式工业仪表的读数方法、读数装置与读数系统。读数方法包括读数步骤和校准步骤：读数步骤包括步骤S1.1、步骤S1.2、步骤S1.3与步骤S1.4。获取工业仪表的图片、工业仪表的量程信息和半径；对图片进行处理，以确定图片中工业仪表的宽度尺寸、每个刻度的刻度坐标、指针的头部的指针坐标，以及刻度线的圆心坐标；确定头部绕圆心由刻度线的起始刻度转动至指针坐标处的移动弧长；确定指针的头部和刻度线之间的相对位置，根据相对位置和量程信息确定图片中工业仪表的读数。由此，方便安装图像采集组件；确定工业仪表的读数，可以通过指针式工业仪表的读数装置自动运行，无需人工读取。

Description

指针式工业仪表的读数方法、读数装置与读数系统

技术领域

本发明涉及指针是工业仪表读数领域，具体而言涉及指针式工业仪表的读数方法、读数装置与读数系统。

背景技术

目前工业仪表大部分为指针式机械仪表。在天然气存储、运输领域经常需要对仪表进行读数，以便了解气体的剩余情况，为安全管理、运输管理，与收费等提供数据支撑。

现有技术一般通过人员巡检读数，并抄写记录。而工业仪表的数量多。这样，工作强度大，效率低。

为此，本发明提供一种指针式工业仪表的读数方法、读数装置与读数系统，以至少部分地解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施例部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了一种指针式工业仪表的读数方法，读数方法用于读取工业仪表的图片所示出的工业仪表的读数，图片由图像采集组件采集的图像资料获取，读数方法包括读数步骤和校准步骤：

读数步骤包括：

步骤S1.1、获取工业仪表的图片、工业仪表的量程信息，以及工业仪表的半径；

步骤S1.2、对图片进行处理，以确定图片中工业仪表的宽度尺寸、图片中工业仪表的刻度线的每个刻度的刻度坐标、图片中工业仪表的指针的头部的指针坐标，以及刻度线的圆心坐标；

步骤S1.3、根据宽度尺寸、半径、指针坐标与圆心坐标确定头部绕圆心由刻度线的起始刻度转动至指针坐标处的移动弧长；

步骤S1.4、根据宽度尺寸、半径、圆心坐标、每个刻度的刻度坐标与移动弧长确定指针的头部和刻度线之间的相对位置，根据相对位置和量程信息确定图片中工业仪表的读数；

校准步骤包括：

步骤S0.1、获取初步校准图片；

步骤S0.2、对初步校准图片处理，以确定初步校准图片的初步读数；

步骤S0.3、将初步读数和工业仪表的实际读数对比，如果对比结果在预定误差范围外，则返回步骤S0.1，以重新调整图像采集组件的拍摄角度，否则完成校准，

其中，通过以下公式确定起始刻度和待确定点之间的绕圆心的弧线的弧长，

θ=π*2*(i+1)/W

d=R-j-1

X_弧=C_x+d*Cos(θ)

其中，θ为弧线的圆心角的角度；i为待确定点的横坐标；j为待确定点的竖坐标；W为宽度尺寸；R为半径；d为待确定点和圆心之间的距离；C_x为圆心的横坐标；X_弧为弧线的弧长；

待确定点为指针的头部。

根据本发明的指针式工业仪表的读数方法，通过校准步骤校准的图像采集组件，能够拍摄符合要求的视频，以使计算机设备经由读数步骤的读数更加准确，读数步骤对工业仪表的图片进行处理后，确定宽度尺寸W、圆心坐标、每个刻度的刻度坐标与移动弧长，进而确定指针的头部和刻度线之间的相对位置，从而根据获取的工业仪表的量程信息，确定工业仪表的读数，可以通过指针式工业仪表的读数装置自动运行，无需人工读取，避免人工抄录和录入，操作方便，大大提升了作业效率；此外，无需改造需要安装工业仪表的设备，读数方便。

可选地，步骤S1.4包括：

根据宽度尺寸、半径、圆心坐标与刻度坐标确定刻度线的刻度线弧长；

确定移动弧长和刻度线弧长之间的比值；

根据比值和量程信息确定图片中工业仪表的读数。

可选地，步骤S1.4包括：

获取工业仪表的刻度数量；

根据宽度尺寸、半径、圆心坐标与每个刻度的刻度坐标确定刻度弧长，刻度弧长为沿刻度线的延伸方向起始刻度和除了起始刻度外的其他的每一个刻度之间的弧长；

根据刻度弧长和移动弧长确定指针所指的刻度数；

根据量程信息、刻度数量，以及指针所指的刻度数确定图片中工业仪表的读数。

可选地，待确定点为刻度线的除了起始刻度外的其他刻度。

可选地，对图片进行处理的步骤包括：

对图片进行目标识别，以确定图片中工业仪表的位置信息；

根据位置信息对经过目标识别的图片进行目标分割，以分离出图片中的指针和刻度线；

对经过目标分割的图片进行图像腐蚀。

可选地，位置信息包括X、Y、W与H；其中X为仪表的左上角点的横坐标；Y为左上角点的竖坐标，W宽度尺寸，H为工业仪表的高度尺寸。

可选地，在对图片进行图像腐蚀的步骤之后，步骤S1.2还包括均值步骤：

将图片中的待确定点的所有像素点中的最小横坐标和最大横坐标的均值确定为待确定点的横坐标，

待确定点为指针的头部或者刻度线的刻度。

可选地，校准步骤还包括：

录入步骤、录入工业仪表的量程信息和半径。

本发明还提供了一种指针式工业仪表的读数装置，读数装置包括：

图像采集组件，图像采集组件用于设置于工业仪表处，以采集工业仪表的图像资料；

计算机设备，包括存储器和处理器，计算机设备电连接至图像采集组件，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现前述方法。

根据本发明的指针式工业仪表的读数装置，读数装置的处理器执行计算机程序时实现前述方法，通过校准步骤校准的图像采集组件，能够拍摄符合要求的视频，以使计算机设备经由读数步骤的读数更加准确，读数步骤对工业仪表的图片进行处理后，确定宽度尺寸W、圆心坐标、每个刻度的刻度坐标与移动弧长，进而确定指针的头部和刻度线之间的相对位置，从而根据获取的工业仪表的量程信息，确定工业仪表的读数，可以通过指针式工业仪表的读数装置自动运行，无需人工读取，避免人工抄录和录入，操作方便，大大提升了作业效率；此外，无需改造需要安装工业仪表的设备，读数方便。

本发明还提供了一种指针式工业仪表的读数系统，读数系统包括前述的读数装置，以及手持端组件，手持端组件电连接至计算机设备；其中

步骤S0.1之前，校准步骤还包括：

手持端组件将表示图像采集组件的身份信息发送至计算机设备；

计算机设备通过和身份信息对应的图像采集组件采集的图像资料获取校准定位图片，并对校准定位图片进行图片处理，以在校准定位图片中标记工业仪表所在的位置；

计算机设备将经过标记的校准定位图片发送至手持端组件；

在手持端组件选择标记，并录入和标记对应的工业仪表的量程信息和半径，并将工业仪表的量程信息和半径传送至计算机设备。

根据本发明的指针式工业仪表的读数系统，读数系统包括前述的读数装置，读数装置的处理器执行计算机程序时实现前述方法，通过校准步骤校准的图像采集组件，能够拍摄符合要求的视频，以使计算机设备经由读数步骤的读数更加准确，读数步骤对工业仪表的图片进行处理后，确定宽度尺寸W、圆心坐标、每个刻度的刻度坐标与移动弧长，进而确定指针的头部和刻度线之间的相对位置，从而根据获取的工业仪表的量程信息，确定工业仪表的读数，可以通过指针式工业仪表的读数装置自动运行，无需人工读取，避免人工抄录和录入，操作方便，大大提升了作业效率；此外，无需改造需要安装工业仪表的设备，读数方便。

附图说明

为了使本发明的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本发明。可以理解这些附图只描绘了本发明的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本发明。

图1为根据本发明的第一个优选实施方式的读数方法的读数步骤的流程示意图；

图2为图1的读数方法的校准步骤的流程示意图；

图3为图1的读数方法的处理图片的流程示意图；

图4为图1的读数方法的步骤S1.4的流程示意图；

图5为根据本发明的第二个优选实施方式的读数方法的步骤S1.4的流程示意图；

图6为确定的工业仪表的位置信息的示意图；以及

图7为读数装置的结构框图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

以下参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。

在本文中，本申请中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其它含义，例如特定的顺序等。

为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

根据本发明的指针式工业仪表的读数方法。指针式工业仪表的读数方法可以运行于指针式工业仪表的读数系统。指针式工业仪表的读数系统包括指针式工业仪表的读数装置和手持端组件（例如手机）。

请参考图7，指针式工业仪表的读数装置包括计算机设备和图像采集组件。图像采集组件用于以固定的拍摄角度拍摄工业仪表的视频（图像资料的示例）。计算机设备可以电连接图像采集组件，从而接受图像采集组件拍摄的视频。计算机设备可以电连接手持端组件，以和手持端组件发送信号。

计算机设备包括存储器和处理器。指针式工业仪表的读数方法可以存储于存储器。处理器电连接存储器，以用于执行指针式工业仪表的读数方法，从而对工业仪表的视频进行处理，进而确定工业仪表的读数。整个读数的过程可以通过指针式工业仪表的读数装置自动进行，操作简单，精度高。此外，只需在工业仪表附近设置图像采集组件即可采集工业仪表的视频，无需改造安装工业仪表的设备。

读数方法包括校准步骤和读数步骤。

其中，如图1所示，读数步骤包括步骤S1.1、步骤S1.2、步骤S1.3与步骤S1.4。

步骤S1.1、获取工业仪表的图片、工业仪表的量程信息，以及工业仪表的半径。

步骤S1.1之前，还包括步骤S0。

步骤S0、接收视频。

可以通过图像采集组件拍摄工业仪表的视频。图像采集组件可以是摄像头。图像采集组件可以设置于工业仪表的附近。图像采集组件可以和计算机设备电连接，以将图像采集组件拍摄的视频传输至计算机设备。

优选地，图像采集组件可以和计算机设备通过因特网、4G通信网络或者5G通信网络连接。

优选地，计算机设备可以每间隔预定帧数获取一个图片。预定帧数可根据需要设置。计算机设备获取的图片为工业仪表和图片中的其他元素之间的对比度比较大，工业仪表比较便于识别的图片。计算机设备从视频中获取图片为现有技术，这里不再赘述。

进一步优选地，计算机设备基于RTSP(Real Time Streaming Protocol，实时流传输协议)获取图像采集组件拍摄的视频的数据流。

步骤S1.1中，计算机设备可以通过视频获取图片。工业仪表的量程信息，以及工业仪表的半径可以通过手持端组件预先发送至计算机设备。

步骤S1.1之后，可以执行步骤S1.2。

步骤S1.2、对图片进行处理，以确定图片中工业仪表的宽度尺寸W、图片中工业仪表的刻度线的每个刻度的刻度坐标、图片中工业仪表的指针的头部的指针坐标，以及刻度线的圆心坐标。

优选地，请参考图3，对图片进行处理的步骤包括步骤S21、步骤S22与步骤S23。

步骤S21、对图片进行目标识别，以确定图片中工业仪表的位置信息。

计算机设备的存储器预先存储有预先训练完成的工业仪表的数学模型。处理器根据工业仪表的数学模型对图片进行目标识别，进而确定图片中工业仪表的位置信息。该位置信息表示工业仪表在图片中的坐标位置和工业仪表的大小。对图片进行目标识别的方法为现有技术，这里不再赘述。

优选地，如图6所示，位置信息包括X、Y、W与H。其中X为工业仪表的左上角点（左上角点可以根据需要设置，例如左上角点和刻度线的圆心之间的距离与工业仪表的半径之间的差值为预定值）的横坐标；Y为左上角点的竖坐标；W为宽度尺寸；H为工业仪表的高度尺寸。由此，方便确定工业仪表的位置。

步骤S21后执行步骤S22。

步骤S22、根据位置信息对经过目标识别的图片进行目标分割，以分离出图片中的指针和刻度线。

根据位置信息能够确定图片中工业仪表所处的区域。计算机设备的存储器预先存储有预先训练完成的工业仪表的指针的数学模型和刻度线的数学模型。处理器根据指针的数学模型和刻度线的数学模型，在工业仪表所处的区域内识别指针的位置和刻度线位置，并进行目标分割，以分离出图片中的指针和刻度线。经过目标分割，可以将图片中的指针和刻度线与图片中的其他元素区分开。对图片进行目标分割的方法为现有技术，这里不再赘述。

优选地，目标分割采用DeepLabv3算法进行训练分割的数学模型。

步骤S22后执行步骤S23。

步骤S23、对经过目标分割的图片进行图像腐蚀。

对经过目标分割的图片进行图像腐蚀。这样，能够进一步区分图片中的指针、刻度线与图片中的其他元素。对图片进行图像腐蚀的方法为现有技术，这里不再赘述。

请返回步骤S1.2，经过步骤S21后，可以确定图片中工业仪表的宽度尺寸W。经过步骤S23后，可以确定图片中工业仪表的每个刻度的刻度坐标、图片中工业仪表的指针的头部的指针坐标，以及刻度线的圆心坐标。

确定宽度尺寸W、刻度坐标、指针坐标与圆心坐标的方式为现有技术。这里不再赘述。例如，可以遍历图片的所有像素点，以在图片坐标系中，确定刻度坐标、指针坐标与圆心坐标，并确定宽度尺寸W。

图片坐标系为平面直角坐标系。图片坐标系以位于图片的最左上角位置的像素点为坐标原点，以图片的宽度方向为X轴，以图片的高度方向为Y轴。其中，X轴的正方向为图片的自左向右的方向。Y轴的正方向为图片的自下向上的方向。坐标数值为和原点之间的间隔的像素点的数量。例如坐标为（A，B）的点沿图片坐标系的X轴方向和原点之间间隔A个像素点，沿图片坐标系的Y轴方向和原点之间间隔B个像素点。本文中的坐标为在图片坐标系内的坐标。

可以理解，也可以通过其它方法对图片进行处理，只要能够确定图片中工业仪表的宽度尺寸W、图片中工业仪表的刻度线的每个刻度的刻度坐标、图片中工业仪表的指针的头部的指针坐标，以及刻度线的圆心坐标即可。

步骤S1.2之后，可以执行步骤S1.3。

步骤S1.3、根据宽度尺寸W、半径、指针坐标与圆心坐标确定头部绕圆心由刻度线的起始刻度转动至指针坐标处的移动弧长。也就是说，移动弧长为，沿刻度线的延伸方向，指针的头部和起始刻度之间的弧长。步骤S1.3后执行步骤S1.4。

步骤S1.4、根据宽度尺寸W、半径、圆心坐标、每个刻度的刻度坐标与移动弧长确定指针的头部和刻度线之间的相对位置，根据相对位置和量程信息确定图片中工业仪表的读数。

工业仪表工作时，指针绕刻度线的圆心转动。沿刻度线的径向方向，指针的头部位于刻度线处。刻度线包括多个刻度。多个刻度包括起始刻度。指针在大气压的作用下，指针的头部对准起始刻度。也就是说，指针的起始位置对准起始刻度。工业仪表在工作时，指针的头部由起始刻度开始转动的，指针的头部所指的位置为工业仪表的读数。

优选地，如图4所示，步骤S1.4包括步骤S141、步骤S142与步骤S143。

步骤S141、根据宽度尺寸W、半径、圆心坐标与每个刻度的刻度坐标确定刻度线的刻度线弧长。

步骤S142、确定移动弧长和刻度线弧长之间的比值。

步骤S143、根据比值和量程信息确定图片中工业仪表的读数。

优选地，比值和量程信息的乘积为工业仪表的读数。

在另一个实施方式中，如图5所示，步骤S1.4包括步骤S241、步骤S242、步骤S243与步骤S244。

步骤S241、获取工业仪表的刻度数量。

步骤S242、根据宽度尺寸W、半径、圆心坐标与每个刻度的刻度坐标确定刻度弧长。刻度弧长为沿刻度线的延伸方向，起始刻度和除了起始刻度外的其他的每一个刻度之间的刻度弧长。刻度弧长为两个刻度之间的沿刻度线的延伸方向的弧长。刻度弧长可以由后文的公式一确定。

步骤S243、根据刻度弧长和移动弧长确定指针所指的刻度数。

可以将步骤S242确定的多个刻度弧长和移动弧长作差值。将绝对值最小的差值的对应的刻度弧长作为指针所指的刻度数。

可以理解，在未示出的实施方式中，也可以将步骤S242确定的多个刻度弧长和移动弧长作比值。将和移动弧长的比值最接近1的刻度弧长作为指针所指的刻度数。

步骤S244、根据量程信息、刻度数量，以及指针所指的刻度数，确定图片中工业仪表的读数。

量程信息和刻度数量的比值为刻度线的单位刻度值。单位刻度值和指针所指的刻度数的乘积为工业仪表的读数。

在安装图像采集组件时，可以通过校准步骤校准图像采集组件的拍摄角度。

如图2所示，校准步骤包括步骤S0.1、步骤S0.2与步骤S0.3。

步骤S0.1、获取初步校准图片。

步骤S0.1之前，还包括步骤S0.0。

步骤S0.0、接收视频。

在初步完成图像采集组件的安装时，可以启动图像采集组件采集初步校准视频；然后将初步校准视频发送至计算机设备，计算机设备由初步校准视频获取初步校准图片。

计算机设备由初步校准视频获取初步校准图片的方法和步骤S1.1中获取工业仪表的图片的方法大致相同，这里不再赘述。

步骤S0.2、对初步校准图片处理，以确定初步校准图片的初步读数。

计算机设备对初步校准图片进行处理，以确定初步校准图片中的工业仪表的初步读数。计算机设备确定初步读数的方法可以为现有技术，也可以和读数步骤大致相同，这里不再赘述。

步骤S0.3、将初步读数和工业仪表的实际读数对比，如果对比结果在预定误差范围外，则返回步骤S0.1，以重新调整图像采集组件的拍摄角度，否则完成校准。

将初步读数和工业仪表的实际读数对比（做差值或者做比值）。实际读数可以由工作人员现场读数。如果对比结果在预定范围内，则表示图像采集组件以当前拍摄角度拍摄的视频符合要求。读数步骤中使用的视频能够为以当前的拍摄角度拍摄的视频。

如果对比结果在预定范围外，则表示图像采集组件以当前拍摄角度拍摄的视频不符合要求。读数步骤中使用的视频不能为以当前的拍摄角度拍摄的视频。此时，需要返回步骤S0.1，以重新调整图像采集设备的拍摄角度。由此，方便图像采集组件的安装。

本实施方式中，通过校准步骤校准的图像采集组件，能够拍摄符合要求的视频，以使计算机设备经由读数步骤的读数更加准确，读数步骤对工业仪表的图片进行处理后，确定宽度尺寸W、圆心坐标、每个刻度的刻度坐标与移动弧长，进而确定指针的头部和刻度线之间的相对位置，从而根据获取的工业仪表的量程信息，确定工业仪表的读数，可以通过指针式工业仪表的读数装置自动运行，无需人工读取，避免人工抄录和录入，操作方便，大大提升了作业效率；此外，无需改造需要安装工业仪表的设备，读数方便。

优选地，通过以下公式一确定起始刻度和待确定点之间的绕圆心的弧线的弧长。公式一为：

其中，θ为弧线的圆心角的角度；i为待确定点的横坐标；j为待确定点的竖坐标；W为宽度尺寸；R为半径；d为待确定点和圆心之间的距离；C_x为圆心的横坐标；X_弧为起始刻度和待确定点之间的绕圆心的弧线的弧长的X值。

待确定点为指针的头部或者刻度线的除了起始刻度外的其他刻度。这样，移动弧长和刻度线弧长均可以通过公式一确定。由此，能够更加准确的确定移动弧长和刻度线弧长。

在对图片进行图像腐蚀的步骤之后，指针的头部或者刻度线每个刻度均包括多个像素点，以构成矩形结构。也就是说待确定点为包括多个像素点的矩形结构。为此，步骤1.2还包括均值步骤。均值步骤包括X均值步骤。

X均值步骤、将图片中的待确定点的所有像素点中的最小横坐标和最大横坐标的均值确定为待确定点的横坐标。待确定点为指针的头部或者刻度线的刻度。由此，能够更加准确的确定指针的头部或者刻度线的刻度的横坐标。

进一步优选地，可以通过公式二确定Y_弧。公式二为：

Y_弧=C_y-d*Sin(θ)

其中，C_y为圆心的竖坐标；Y_弧为起始刻度和待确定点之间的绕圆心的弧线的弧长的Y值。

这样，每两个刻度线之间的弧线的弧长均有一个X_弧值和一个Y_弧值。指针的头部的移动弧长也均有一个X_弧值和一个Y_弧值。这样，每两个刻度线之间的弧线对应一个长为X_弧值并且宽为Y_弧值矩形。使这些矩形的一条宽边重合，长边朝向同一个方向设置，即可将刻度线展开为一个刻度矩形图像，以生成一维的刻度数组。此时所有刻度对应的位置沿刻度矩形图像的长度方向依次间隔设置。基于同样的方式，指针的头部的移动弧形也对应于一个长为X_弧值并且宽为Y_弧值指针矩形图像（一维的指针数组）。这样，将指针矩形图像的一条宽边和刻度矩形图像的一条宽边（相对于起始刻度的位置）重合，长边朝向同一个方向设置，即方便地确定指针的头部和刻度线之间的相对位置。

优选地，均值步骤还包括Y均值步骤。

Y均值步骤，将图片中的待确定点的所有像素点中的最小竖坐标和最大竖坐标的均值确定为待确定点的竖坐标。待确定点为指针的头部或者刻度线的刻度。由此，能够更加准确的确定指针的头部或者刻度线的刻度的竖坐标。

优选地，可以对经过均值步骤处理的图片进行二值化操作，然后确定指针的头部和刻度线之间的相对位置。

优选地，步骤S21、对图片进行目标识别之前，计算机设备遍历找到的所有的图片，将所有的图片统一缩放到固定大小。由此，方便后续的目标识别。

优选地，读数步骤还包括录入步骤。录入步骤可以在步骤0.1之前执行。

录入步骤、录入工业仪表的量程信息和半径。

在图像采集组件安装于工业仪表的附近时，可以将图像采集组件采集的工业仪表的仪表信息录入手持端组件。这样，手持端组件可以将工业仪表的仪表信息发送至计算机设备。仪表信息可以包括量程信息、刻度数量、工业仪表的半径，以及工业仪表的计量单位。

每个设备设置有多个工业仪表。这样，图像采集组件拍摄的视频中存在多个工业仪表。计算机设备获取的图片中也存在多个工业仪表。为此，仪表信息还可以包括工业仪表的类型，以及工业仪表的安装位置。这样，计算机设备可以调用工业仪表的类型，以及工业仪表的安装位置，进而可以根据工业仪表的类型，以及工业仪表的安装位置区分图片中的不同仪表。

本发明还提供了一种指针式工业仪表的读数装置。读数装置包括图像采集组件和计算机设备。图像采集组件用于设置于工业仪表处，以拍摄工业仪表的图像资料。计算机设备包括存储器和处理器，计算机设备电连接至图像采集组件，存储器存储有计算机程序。处理器执行计算机程序时实现前述方法的步骤。

本实施方式中，读数装置的处理器执行计算机程序时实现前述方法，通过校准步骤校准的图像采集组件，能够拍摄符合要求的视频，以使计算机设备经由读数步骤的读数更加准确，读数步骤对工业仪表的图片进行处理后，确定宽度尺寸W、圆心坐标、每个刻度的刻度坐标与移动弧长，进而确定指针的头部和刻度线之间的相对位置，从而根据获取的工业仪表的量程信息，确定工业仪表的读数，可以通过指针式工业仪表的读数装置自动运行，无需人工读取，避免人工抄录和录入，操作方便，大大提升了作业效率；此外，无需改造需要安装工业仪表的设备，读数方便。

优选地，读数装置还包括太阳能电池板和电池组件（12V）。太阳能电池板和电池组件均连接至图像采集组件，以为图像采集组件供电。太阳能电池板也能为电池组件充电。这样，可以选择太阳能电池板或者电池组件为图像采集组件供电。图像采集组件还可以连接至220V交流电源，以使220V交流电源能够为图像采集组件供电。

图像采集组件为全彩夜视组件。其分辨率为1080P以上。像素为200万以上。图像采集组件包括柔性补光灯，满足晚上拍摄的需要。

图像采集组件能够间隔预定时长进行拍摄。由此，可以实时监控工业仪表的读数变化。

优选地，读数装置还包括展示系统。计算机设备还包括API（Application ProgramInterface，应用程序接口）。计算机设备通过API连接至展示系统。展示系统可以是显示屏。这样，能够通过展示系统显示读数装置确定的读数。读数装置还可以将读数发送至互联网，以供第三方系统调用。

本发明还提供了一种指针式工业仪表的读数系统。读数系统包括前述的读数装置，以及手持端组件。手持端组件电连接至计算机设备。

步骤S0.1之前，校准步骤还包括步骤一、步骤二、步骤三与步骤四。

步骤一、手持端组件将表示图像采集组件的身份信息发送至计算机设备。

图像采集组件的外表面设置有二维码。二维码中包括图像采集组件的身份信息和校准小程序的连接数据。工作人员能够在安装现场通过手持端组件扫描二维码（例如通过微信扫描二维码），以获取图像采集组件的身份信息，以及进入校准小程序的编辑页面。手持端组件将图像采集组件的身份信息发送至计算机设备，以使计算机设备能够获知需要校准的图像采集组件的身份信息。

步骤二、计算机设备通过和身份信息对应的图像采集组件采集的图像资料获取校准定位图片，并对校准定位图片进行图片处理，以在校准定位图片中标记工业仪表所在的位置。

启动需要校准的图像采集组件，以拍摄校准定位视频。需要校准的图像采集组件将其拍摄的校准定位视频发送至计算机设备。计算机设备从校准定位视频获取校准定位图片。

计算机设备对校准定位图片进行处理（例如进行目标识别，以确定图片中工业仪表的位置信息）。并在图片中标记工业仪表所在的区域。例如可以使用红色线框圈出工业仪表所在的区域。

步骤三、计算机设备将经过标记的校准定位图片发送至手持端组件。

工业计算机设备将经过标记的校准定位图片发送至手持端组件。

步骤四、在手持端组件选择标记，并录入和标记对应的工业仪表的量程信息和半径，并将工业仪表的量程信息和半径传送至计算机设备。

工作人员在安装现场操作手持端组件，以选择校准定位图片中的标记，以确定操作的工业仪表，进而输入该工业仪表的量程信息和半径。待所有工业仪表的量程信息和半径均录入完成后，可以将所有工业仪表的量程信息和半径均发送至计算机设备。

本实施方式中，读数系统包括前述的读数装置，读数装置的处理器执行计算机程序时实现前述方法，通过校准步骤校准的图像采集组件，能够拍摄符合要求的视频，以使计算机设备经由读数步骤的读数更加准确，读数步骤对工业仪表的图片进行处理后，确定宽度尺寸W、圆心坐标、每个刻度的刻度坐标与移动弧长，进而确定指针的头部和刻度线之间的相对位置，从而根据获取的工业仪表的量程信息，确定工业仪表的读数，可以通过指针式工业仪表的读数装置自动运行，无需人工读取，避免人工抄录和录入，操作方便，大大提升了作业效率；此外，无需改造需要安装工业仪表的设备，读数方便。

本发明基于图像采集组件实时拍摄，计算器设备存储图片，不但可以输出读数，还能存档资料以及AI（Artificial Intelligence，缩写为AI，机器智能）识别，基于AI算法，不断学习训练，不断提升读数准确性。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“部件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

Claims (10)

1.一种指针式工业仪表的读数方法，所述读数方法用于读取工业仪表的图片所示出的工业仪表的读数，所述图片由图像采集组件采集的图像资料获取，其特征在于，所述读数方法包括读数步骤和校准步骤：

所述读数步骤包括：

步骤S1.1、获取所述工业仪表的图片、所述工业仪表的量程信息，以及所述工业仪表的半径；

步骤S1.2、对所述图片进行处理，以确定所述图片中所述工业仪表的宽度尺寸、所述图片中所述工业仪表的刻度线的每个刻度的刻度坐标、所述图片中所述工业仪表的指针的头部的指针坐标，以及所述刻度线的圆心坐标；

步骤S1.3、根据所述宽度尺寸、所述半径、所述指针坐标与所述圆心坐标确定所述头部绕所述圆心由所述刻度线的起始刻度转动至所述指针坐标处的移动弧长；

步骤S1.4、根据所述宽度尺寸、所述半径、所述圆心坐标、每个所述刻度的所述刻度坐标与所述移动弧长确定所述指针的头部和所述刻度线之间的相对位置，根据所述相对位置和所述量程信息确定所述图片中所述工业仪表的读数；

所述校准步骤包括：

步骤S0.1、获取初步校准图片；

步骤S0.2、对所述初步校准图片处理，以确定所述初步校准图片的初步读数；

步骤S0.3、将所述初步读数和所述工业仪表的实际读数对比，如果对比结果在预定误差范围外，则返回步骤S0.1，以重新调整所述图像采集组件的拍摄角度，否则完成校准，

其中，通过以下公式确定所述起始刻度和待确定点之间的绕所述圆心的弧线的弧长，

θ=π*2*(i+1)/W

d=R-j-1

X_弧=C_x+d*Cos(θ)

其中，θ为所述弧线的圆心角的角度；i为所述待确定点的横坐标；j为所述待确定点的竖坐标；W为所述宽度尺寸；R为所述半径；d为所述待确定点和所述圆心之间的距离；C_x为圆心的横坐标；X_弧为所述弧线的弧长；

所述待确定点为所述指针的所述头部。

2.根据权利要求1所述的指针式工业仪表的读数方法，其特征在于，所述步骤S1.4包括：

根据所述宽度尺寸、所述半径、所述圆心坐标与所述刻度坐标确定所述刻度线的刻度线弧长；

确定所述移动弧长和所述刻度线弧长之间的比值；

根据所述比值和所述量程信息确定所述图片中所述工业仪表的读数。

3.根据权利要求1所述的指针式工业仪表的读数方法，其特征在于，所述步骤S1.4包括：

获取所述工业仪表的刻度数量；

根据所述宽度尺寸、所述半径、所述圆心坐标与每个所述刻度的所述刻度坐标确定刻度弧长，所述刻度弧长为沿所述刻度线的延伸方向所述起始刻度和除了所述起始刻度外的其他的每一个所述刻度之间的弧长；

根据所述刻度弧长和所述移动弧长确定所述指针所指的刻度数；

根据所述量程信息、所述刻度数量，以及所述指针所指的刻度数确定所述图片中所述工业仪表的读数。

4.根据权利要求2或3所述的指针式工业仪表的读数方法，其特征在于，

所述待确定点为所述刻度线的除了所述起始刻度外的其他刻度。

5.根据权利要求4所述的指针式工业仪表的读数方法，其特征在于，所述对所述图片进行处理的步骤包括：

对所述图片进行目标识别，以确定所述图片中所述工业仪表的位置信息；

根据所述位置信息对经过所述目标识别的所述图片进行目标分割，以分离出所述图片中的所述指针和所述刻度线；

对经过所述目标分割的所述图片进行图像腐蚀。

6.根据权利要求5所述的指针式工业仪表的读数方法，其特征在于，所述位置信息包括X、Y、W与H；其中X为所述仪表的左上角点的横坐标；Y为所述左上角点的竖坐标，W所述宽度尺寸，H为所述工业仪表的高度尺寸。

7.根据权利要求5所述的指针式工业仪表的读数方法，其特征在于，在对所述图片进行图像腐蚀的步骤之后，所述步骤S1.2还包括均值步骤：

将所述图片中的所述待确定点的所有像素点中的最小横坐标和最大横坐标的均值确定为所述待确定点的横坐标，

所述待确定点为所述指针的所述头部或者所述刻度线的刻度。

8.根据权利要求1所述的指针式工业仪表的读数方法，其特征在于，所述校准步骤还包括：

录入步骤、录入所述工业仪表的量程信息和半径。

9.一种指针式工业仪表的读数装置，其特征在于，所述读数装置包括：

图像采集组件，所述图像采集组件用于设置于所述工业仪表处，以采集所述工业仪表的图像资料；

计算机设备，包括存储器和处理器，所述计算机设备电连接至所述图像采集组件，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法。

10.一种指针式工业仪表的读数系统，其特征在于，所述读数系统包括权利要求9所述的读数装置，以及手持端组件，所述手持端组件电连接至所述计算机设备；其中

所述步骤S0.1之前，所述校准步骤还包括：

所述手持端组件将表示所述图像采集组件的身份信息发送至所述计算机设备；

所述计算机设备通过和所述身份信息对应的所述图像采集组件采集的图像资料获取校准定位图片，并对所述校准定位图片进行图片处理，以在所述校准定位图片中标记所述工业仪表所在的位置；

所述计算机设备将经过标记的所述校准定位图片发送至所述手持端组件；

在所述手持端组件选择所述标记，并录入和所述标记对应的所述工业仪表的量程信息和半径，并将所述工业仪表的量程信息和半径传送至所述计算机设备。

Images