專利名稱：利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表盤檢測技術(shù)，特別是涉及利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法及裝置。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)的變電站中，儀表被普遍使用且在保證系統(tǒng)安全運行中發(fā)揮重要作用，其中不乏有數(shù)量頗多的指針式儀表，而指針式儀表的讀數(shù)的遠程采集一直未能有較為全面的辦法?，F(xiàn)有的技術(shù)主要有一種基于物體輪廓的儀表監(jiān)測方法、一種基于刻度查詢表的指針式儀表讀數(shù)方法等。前一種方法的基本方案是總控制端計算機基于存有基于物體輪廓的圓/橢圓/矩形搜索、檢測算法的遠程表檢測/讀取模塊，通過無線局域網(wǎng)控制變電站中的巡檢機器人，按照預(yù)先設(shè)定的巡檢路線，在設(shè)定的搜索空間范圍內(nèi)通過搜索子程序鎖定儀表的空間位置，然后利用可見光攝像頭獲取儀表幾何圖像，通過無線局域網(wǎng)發(fā)回總控制端進行數(shù)據(jù)處理以達到遠程監(jiān)控的目的。該方法需要精確地控制巡檢機器人的準確定位，以保證圖像采集的準確性，對表盤的尋找不具有魯棒性。后一種方法通過建立不同儀表的刻度查詢表，形成數(shù)據(jù)庫；采集儀表圖像，輸入儀表圖像并對其進行預(yù)處理，以提取儀表表盤的有效識別區(qū)域；從儀表表盤的有效識別區(qū)域中，利用指針和刻度線筆劃特征，提取儀表的指針和刻度線；根據(jù)提取的指針和刻度線，將提取的刻度線與刻度查詢表數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的刻度查詢表進行匹配，進行讀數(shù)自動識別。該方法相對于前一種方法有一定的改進，但這種方法只能適應(yīng)于固定監(jiān)控點，對表盤的尋找不具有魯棒性，尤其是要建立繁瑣的數(shù)據(jù)庫，前期工作量非常大。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對上述問題，提供一種涉及利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法及裝置，能夠適應(yīng)能力更好的指針式儀表的讀數(shù)方法，對環(huán)境變化不敏感、魯棒性更強，且前期預(yù)處理更為簡單。一種涉及利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法，包括:從輸入的圖像標定表盤的有效區(qū)域，獲取起始刻度點、終止刻度點，記錄起始位置刻度值、終止位置刻度值；在表盤的所述有效區(qū)域內(nèi)檢測出所有的線段；設(shè)置規(guī)則參數(shù)，對檢測后的線段進行規(guī)則化挑選，過濾出儀表指針；根據(jù)表盤的類型，采用相應(yīng)的算法讀取所述儀表指針所指向的刻度，獲取讀數(shù)。相應(yīng)地，一種涉及利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的裝置，包括:圖像標示單元，用于從輸入的圖像標定表盤的有效區(qū)域，獲取起始刻度點、終止刻度點，記錄起始位置刻度值、終止位置刻度值；與所述圖像標示單元相連的線段檢測單元，用于在表盤的所述有效區(qū)域內(nèi)檢測出所有的線段；與所述線段檢測單元相連的指針過濾單元，用于設(shè)置規(guī)則參數(shù)，對檢測后的線段進行規(guī)則化挑選，過濾出儀表指針；與所述指針過濾單元相連的運算讀數(shù)單元，用于根據(jù)表盤的類型，采用相應(yīng)的算法讀取所述儀表指針所指向的刻度，獲取讀數(shù)。實施本發(fā)明，具有如下有益效果:本發(fā)明只需粗略標定表盤區(qū)域，就能快速準確的檢測多個指針目標，無需任何預(yù)估計處理(如指針表盤的顏色，位置等)，準確率高。按照給定的標定方法，可以形成通用的表盤刻度檢測，也無需建立儀表刻度數(shù)據(jù)庫。并且，對環(huán)境變化不敏感、魯棒性更好。內(nèi)部參數(shù)設(shè)置較少，通用性更強。


圖1為本發(fā)明利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法的流程圖；圖2為本發(fā)明利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法的圓盤識別實施例流程圖；圖3為本發(fā)明利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法的方盤識別實施例流程圖；圖4為本發(fā)明利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的裝置的示意圖；圖5為本發(fā)明利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的裝置的實施例示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。圖1為本發(fā)明利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法的流程圖，包括:SlOl:從輸入的圖像標定表盤的有效區(qū)域，獲取起始刻度點、終止刻度點，記錄起始位置刻度值、終止位置刻度值；S102:在表盤的所述有效區(qū)域內(nèi)檢測出所有的線段；S103:設(shè)置規(guī)則參數(shù)，對檢測后的線段進行規(guī)則化挑選，過濾出儀表指針；S104:根據(jù)表盤的類型，采用相應(yīng)的算法讀取所述儀表指針所指向的刻度，獲取讀數(shù)。本發(fā)明提供了一種更為簡單和智能自動的刻度標識算法，有效的表盤區(qū)域只需通過簡單的初始標示，即可通過本辦法提供的算法進行識別并標識。能夠自動適應(yīng)各種表盤的物理輪廓并采用相應(yīng)的算法，對指針的當前位置進行識別并計算相應(yīng)的讀數(shù)，而無需預(yù)先建立儀表刻度數(shù)據(jù)庫。該方法只需粗略標定表盤區(qū)域，就能快速準確的檢測多個指針目標，無需任何預(yù)估計處理(如指針表盤的顏色，位置等)，準確率高。按照給定的標定方法，可以形成通用的表盤刻度檢測，也無需建立儀表刻度數(shù)據(jù)庫。并且，對環(huán)境變化不敏感、魯棒性更好。內(nèi)部參數(shù)設(shè)置較少，通用性更強。在其中一個實施例當中，在表盤的所述有效區(qū)域內(nèi)檢測出所有的線段的步驟，包括:對所述有效區(qū)域進行高斯平滑，得到平滑圖像；計算所述平滑圖像的梯度和邊緣線角度；建立搜索列表，將每個點的梯度幅值按大到小的順序?qū)⒋它c的位置坐標投放到對應(yīng)的BIN中；建立用于臨時記錄標識信息的輔助圖像，將梯度幅值小于0的置為已使用，其他置為未使用，其中，
權(quán)利要求
1.一種利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法，其特征在于，包括: 從輸入的圖像標定表盤的有效區(qū)域，獲取起始刻度點、終止刻度點，記錄起始位置刻度值、終止位置刻度值； 在表盤的所述有效區(qū)域內(nèi)檢測出所有的線段； 設(shè)置規(guī)則參數(shù)，對檢測后的線段進行規(guī)則化挑選，過濾出儀表指針； 根據(jù)表盤的類型，采用相應(yīng)的算法讀取所述儀表指針所指向的刻度，獲取讀數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法，其特征在于，當所述表盤的類型為圓形表盤時，標定表盤的有效區(qū)域的步驟之后，在表盤的所述有效區(qū)域內(nèi)檢測出所有的線段的步驟之前，包括: 計算所述起始刻度點和所述終止刻度點的中垂線； 通過校正點的位置和刻度值，在中垂線上計算圓心的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法，其特征在于，采用相應(yīng)的算法讀取所述儀表指針所指向的刻度的步驟，包括: 對規(guī)則化后的指針線段，當斜率角度kpl - kp2 e [-eps, +eps]，則兩條直線則合并；根據(jù)起始刻度位置與圓心的形成線段的斜率角度，終止刻度位置與圓心形成線段的斜率角度，獲取指針線段的角度； 通過預(yù)設(shè)的計算公式，計算出指針所指向的刻度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法，其特征在于，當所述表盤的類型為矩形表盤時，采用相應(yīng)的算法讀取所述儀表指針所指向的刻度的步驟，包括: 對規(guī)則化的指針線段做投影處理，尋找表盤刻度區(qū)域； 通過表盤區(qū)域邊界參數(shù)，向下平移查找儀表的指針區(qū)域； 對所述指針區(qū)域做二值化處理，通過投影法找到指針的位置； 根據(jù)所述起始位置刻度值、終止位置刻度值，指針位置，通過距離判別法計算出指針所指向的刻度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法，其特征在于，在表盤的所述有效區(qū)域內(nèi)檢測出所有的線段的步驟，包括: 對所述有效區(qū)域進行高斯平滑，得到平滑圖像； 計算所述平滑圖像的梯度和邊緣線角度； 建立搜索列表，將每個點的梯度幅值按大到小的順序?qū)⒋它c的位置坐標投放到對應(yīng)的BIN 中； 建立用于臨時記錄標識信息的輔助圖像，將梯度幅值小于Θ的置為已使用，其他置為未使用，其中， Θ = ^，q是像素量化精度，τ為邊緣相似角度精度； 按搜索列表中的像素開始搜索，搜索規(guī)則為，在BIN中從最大的梯度值開始，且標志為未使用。
6.一種利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的裝置，其特征在于，包括: 圖像標示單元，用于從輸入的圖像標定表盤的有效區(qū)域，獲取起始刻度點、終止刻度點，記錄起始位置刻度值、終止位置刻度值； 與所述圖像標示單元相連的線段檢測單元，用于在表盤的所述有效區(qū)域內(nèi)檢測出所有的線段； 與所述線段檢測單元相連的指針過濾單元，用于設(shè)置規(guī)則參數(shù)，對檢測后的線段進行規(guī)則化挑選，過濾出儀表指針； 與所述指針過濾單元相連的運算讀數(shù)單元，用于根據(jù)表盤的類型，采用相應(yīng)的算法讀取所述儀表指針所指向的刻度，獲取讀數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的裝置，其特征在于，當所述表盤的類型為圓形表盤時，包括: 連接在所述圖像標示單元與所述線段檢測單元之間的圓心確定單元，用于計算所述起始刻度點和所述終止刻度點 的中垂線；通過校正點的位置和刻度值，在中垂線上計算圓心的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的裝置，其特征在于，所述運算讀數(shù)單元，包括: 指針合并單元，用于對規(guī)則化后的指針線段，當斜率角度kpl - kp2 G [_eps，+eps],則兩條直線則合并； 角度計算單元，用于根據(jù)起始刻度位置與圓心的形成線段的斜率角度，終止刻度位置與圓心形成線段的斜率角度，獲取指針線段的角度； 圓盤指向單元，用于通過預(yù)設(shè)的計算公式，計算出指針所指向的刻度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的裝置，其特征在于，所述運算讀數(shù)單元，包括: 刻度投影單元，用于對規(guī)則化的指針線段做投影處理，尋找表盤刻度區(qū)域； 區(qū)域查找單元，用于通過表盤區(qū)域邊界參數(shù)，向下平移查找儀表的指針區(qū)域； 指針查找單元，用于對所述指針區(qū)域做二值化處理，通過投影法找到指針的位置；方盤指向單元，用于根據(jù)所述起始位置刻度值、終止位置刻度值，指針位置，通過距離判別法計算出指針所指向的刻度。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9任一項所述的利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的裝置，其特征在于，所述線段檢測單元，包括: 高斯處理單元，用于對所述有效區(qū)域進行高斯平滑，得到平滑圖像； 梯度計算單元，用于計算所述平滑圖像的梯度和邊緣線角度； 搜索列表單元，用于建立搜索列表，將每個點的梯度幅值按大到小的順序?qū)⒋它c的位置坐標投放到對應(yīng)的BIN中； 輔助標識單元，用于建立用于臨時記錄標識信息的輔助圖像，將梯度幅值小于e的置為已使用，其他置為未使用，其中，
全文摘要
本發(fā)明公開了利用視頻自動對指針式儀表進行讀數(shù)的方法及裝置。該方法包括從輸入的圖像標定表盤的有效區(qū)域，獲取起始刻度點、終止刻度點，記錄起始位置刻度值、終止位置刻度值；在表盤的所述有效區(qū)域內(nèi)檢測出所有的線段；設(shè)置規(guī)則參數(shù)，對檢測后的線段進行規(guī)則化挑選，過濾出儀表指針；根據(jù)表盤的類型，采用相應(yīng)的算法讀取所述儀表指針所指向的刻度，獲取讀數(shù)。采用本發(fā)明，可以快速準確的檢測多個指針目標，無需任何預(yù)估計處理(如指針表盤的顏色，位置等)，準確率高。
文檔編號G06K9/54GK103148881SQ20131004833
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者陳皓, 胡亞平, 劉瑋, 陳炯聰, 黃曙, 余南華, 曾憲立, 陳喆, 鄭韜, 定志鋒, 金杰, 馮貴賓 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 浙江大華系統(tǒng)工程有限公司