基于圖像處理的指針式儀表示數(shù)自動(dòng)判讀算法研究

　　(1)以ROI_BW任一刻度線為起始，其中心點(diǎn)為P_s，刻畫(huà)待搜索區(qū)域，該區(qū)域?yàn)閮A斜矩形，長(zhǎng)和寬分別是w_s和h_s。

　　(2)使用基于LoG算子邊緣檢測(cè)的二值化方法對(duì)搜索區(qū)域進(jìn)行二值化，再由P_s出發(fā)，沿過(guò)該點(diǎn)且與刻度線垂直的直線方向搜索相鄰的刻度線。

　　(3)標(biāo)記搜索到的相鄰刻度線，記錄中心坐標(biāo)、刻度線長(zhǎng)度、與水平軸夾角，更新起始點(diǎn)P_s，刻畫(huà)新的待搜索區(qū)域繼續(xù)搜索。

　　(4)若沿某方向搜索不到新的刻度線，說(shuō)明該方向搜索完畢，返回起始刻度線，轉(zhuǎn)換搜索方向繼續(xù)搜索標(biāo)記至結(jié)束。

　　逐步搜索標(biāo)記刻度線的實(shí)例如圖5所示，矩形框?yàn)樗阉鲄^(qū)域，兩個(gè)箭頭表示搜索方向。

3.2 刻度線排序

　　標(biāo)記完所有刻度線后設(shè)置參考點(diǎn)，并結(jié)合已知儀表指針的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒖潭染€排序。參考點(diǎn)設(shè)置方法為：設(shè)兩個(gè)方向搜索到的末端兩條刻度線中心點(diǎn)分別是p₁(x₁, y₁)和p₂(x₂, y₂)，參考點(diǎn)坐標(biāo)可設(shè)為，h是原圖像的高度。

3.3 讀數(shù)

　　通過(guò)計(jì)算針尖位置和參考點(diǎn)連線的斜率，可以確定針尖位于哪兩條刻度線之間，記這兩條刻度線的序號(hào)為n₁和n₂(n₂>n₁)，同時(shí)計(jì)算針尖到這兩條刻度線所在直線的距離為d₁和d₂，則讀數(shù)V的計(jì)算方法為：

(10)

　　其中，S是儀表的量程，u是儀表的最小分度值，n'是搜索到的刻度線數(shù)目。

4 實(shí)驗(yàn)及評(píng)價(jià)

　　為了驗(yàn)證本文方法的準(zhǔn)確性，測(cè)量了該公司214幅指針式儀表的圖像。定義誤差，其中V是本文算法的讀數(shù)，V'是肉眼讀數(shù)，將判讀結(jié)果列于表1。有5幅圖像由于光線太暗，導(dǎo)致無(wú)法正確標(biāo)記刻度線;有85.05%的讀數(shù)誤差小于儀表最小分度值的5%，讀數(shù)誤差大于儀表最小分度值10%的僅4.20%，證明本文算法的準(zhǔn)確率較高。

5 結(jié)論

　　(1)首先對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理增強(qiáng)，然后對(duì)圖像進(jìn)行降采樣和二值化，之后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)投影提取出指針?biāo)诘膮^(qū)域。

　　(2)在指針兩端分割出兩塊區(qū)域，基于LoG算子邊緣檢測(cè)的二值化方法在子區(qū)域中篩選出針尖的區(qū)域，并對(duì)針尖定位。

　　(3)采用逐步搜索的方法標(biāo)記刻度線，并對(duì)刻度線排序，從而實(shí)現(xiàn)示數(shù)讀數(shù)。

　　(4)判讀了214幅圖像的讀數(shù)，85.05%的讀數(shù)誤差小于儀表最小分度值的5%，讀數(shù)誤差大于儀表最小分度值10%的僅4.20%，證明本文算法的準(zhǔn)確率很高。

參考文獻(xiàn)：

　　[1] Matas J, Galambos C, Kittler J. Robust detection of lines using progressive probabilistic hough transform[J]. Computer vision and image understanding, 2000,78(1):119-137

　　[2] 孫世杰，張凱，孫力，等.基于圖像處理的航空儀表自動(dòng)判讀系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2011,11(6):1260-1263+1284

　　[3] Alegria F C, Serra A C. Computer vision applied to the automatic calibration of measuring instruments[J]. Measurement, 2000,28(3):185-195

　　[4] Lee C C, Shih C Y, Lee S K, et al. Enhancement of blood vessels in retinal imaging using the nonsubsampled contourlet transform[J]. Multidimensional Systems and Signal Processing, 2012,23(4):423-436

　　[5] 羅松，王俊峰，唐鵬，等.面向條碼識(shí)讀的自適應(yīng)二值化改進(jìn)算法[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2013,34(4):1324-1330