專利名稱：一種讀取指針式儀表示值的圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)量儀表示值讀取領(lǐng)域，尤其涉及一種讀取指針式儀表示值的 圖像處理方法。
背景技術(shù)：
目前，對于刻度線表盤指針式儀表示值的讀取一般采用人眼讀取方式，通 過人眼識別指針與刻度線的相對位置以及刻度線的絕對位置，估讀出儀表的示 值。該方法勞動強(qiáng)度大，效率低下，而且準(zhǔn)確性較低。
為解決此類問題，已經(jīng)開發(fā)出基于機(jī)器視覺測試技術(shù)的儀表示值自動讀取 系統(tǒng)，用機(jī)器視覺替代人眼對刻度線表盤指針式儀表示值進(jìn)行自動讀取。如專
利號為ZL200520093025. 7,專利名稱為《模擬壓力表數(shù)字讀數(shù)裝置》的專利中， 公開了一種用機(jī)器視覺替代人眼對模擬壓力表示值進(jìn)行自動數(shù)字化讀取的裝 置，但該發(fā)明裝置所述方法不能實(shí)現(xiàn)對儀表指針、刻度線位置的準(zhǔn)確識別，而 且在計(jì)算儀表示值時(shí)采用"角度法"，即先識別指針與零刻度線的角度，再計(jì)算 儀表示值，這種讀取裝置存在由于攝像頭鏡頭畸變以及表盤刻度不均勻所帶來 的示值計(jì)算偏差問題；另外，當(dāng)由于儀表制造工藝的原因，刻度線不均勻或通 過表盤刻度線的圓的圓心與指針的固定點(diǎn)不重合時(shí)，采用"角度法"獲得的儀 表示值;f艮不準(zhǔn)確。在專利號為ZL02262023. 0,專利名稱為《百分表千分表自動 檢定裝置》專利中，公開了一種對百分表(屬于指針式儀表)示值進(jìn)行自動讀 取的方法，其計(jì)算示值方法同樣采取"角度法"，存在相似的示值計(jì)算偏差問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種對儀表指針、刻 度線位置的識別準(zhǔn)確、能準(zhǔn)確讀取指針式儀表示值的讀取指針式儀表示值的圖 像處理方法。
本發(fā)明提供的一種讀取指針式儀表示值的圖像處理方法，該方法包括
4在儀表表盤數(shù)字圖像上選取任意三條長度相同的刻度線，在所選取的刻度
線上選取將刻度線分成相同比例的對應(yīng)點(diǎn)，并作通過三個(gè)所述對應(yīng)點(diǎn)的圓；
識別儀表的指針和所述指針左側(cè)的刻度線，獲取所述指針與所述圓的交點(diǎn)
位置和所述指針左側(cè)的刻度線與所述圓的交點(diǎn)位置；
才艮據(jù)所述指針與所述圓的交點(diǎn)位置和所述指針左側(cè)的刻度線與所述圓的交
點(diǎn)位置計(jì)算儀表指針的示值。
優(yōu)選地，上述在儀表表盤數(shù)字圖像上選取的三條刻度線為在儀表表盤上分
布均勻的刻度線。
更加優(yōu)選地，上述在儀表表盤數(shù)字圖像上選取的三條刻度線分別為起始刻度線、中間刻度線和終點(diǎn)刻度線。
進(jìn)一步優(yōu)選地，上述刻度線上選取的相對應(yīng)點(diǎn)為所在刻度線的中點(diǎn)。具體地，獲取所述指針與所述圓的交點(diǎn)位置的步驟，具體包括從起始刻度線開始沿順時(shí)針方向獲取所述指針的左側(cè)邊緣線；從終點(diǎn)刻度線開始沿逆時(shí)針方向獲取所述指針的右側(cè)邊緣線；通過計(jì)算獲得指針左側(cè)邊緣線和右側(cè)邊緣線之間的對稱軸線；沿所述指針的自由端方向延長所述對稱軸線，使其與所述圓相交，該交點(diǎn)位置即為所述指針與所述圓的交點(diǎn)位置。
作為本發(fā)明讀取指針式儀表示值的圖像處理方法的一種實(shí)施方式，獲取所述指針左側(cè)的刻度線與所述圓的交點(diǎn)位置的步驟，具體包括以指針與圓的交點(diǎn)位置為起始位置沿逆時(shí)針方向獲取刻度線與圓的交點(diǎn)位置。
作為本發(fā)明讀取指針式儀表示值的圖像處理方法的另 一優(yōu)選實(shí)施方式，獲取所述指針左側(cè)的刻度線與所述圓的交點(diǎn)位置的步驟，具體包括以儀表指針位置為起始位置沿逆時(shí)針方向獲取刻度線的右側(cè)邊緣線；以起始刻度線的下方為起始位置沿順時(shí)針方向獲取刻度線左側(cè)邊緣線；計(jì)算并獲得刻度線左側(cè)邊緣線和右側(cè)邊緣線之間的對稱軸線，所述對稱軸線與圓的交點(diǎn)位置即為刻度線與圓的交點(diǎn)位置。
具體地，根據(jù)所述指針與所述圓的交點(diǎn)位置和所述指針左側(cè)的刻度線與所述圓的交點(diǎn)位置計(jì)算儀表指針的示值步驟，具體包括統(tǒng)計(jì)沿所述指針逆時(shí)針方向上與所述圓相交的刻度線數(shù)目m;計(jì)算沿所述指針逆時(shí)針方向的第一條刻度線與指針之間的圓弧段長度Li;計(jì)算兩相鄰刻度線之間的圓弧段長度L2;根據(jù)公式R-(m-l)x A+11/1^計(jì)算儀表指針的示值，其中，A為儀表兩相鄰刻度線所代表的示值。
作為本發(fā)明讀取指針式儀表示值的圖像處理方法的另 一優(yōu)選實(shí)施方式，根據(jù)所述指針與所述圓的交點(diǎn)位置和所述指針左側(cè)的刻度線與所述圓的交點(diǎn)位置
計(jì)算儀表指針的示值步驟，具體包括
統(tǒng)計(jì)沿所述指針逆時(shí)針方向上與所述圓相交的刻度線數(shù)目m;
計(jì)算通過沿所述指針逆時(shí)針方向的第一條刻度線與所述圓的交點(diǎn)位置的半徑、與通過指針與所述圓的交點(diǎn)位置的半徑所形成的夾角K"
計(jì)算通過兩相鄰刻度線與圓的交點(diǎn)位置的半徑所形成的夾角K2;
根據(jù)公式R = (m-l) x △ + Ky K2計(jì)算儀表指針的示值，其中，△為儀表兩相
鄰刻度線所代表的示值。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)由于作通過三條刻度線上的對應(yīng)點(diǎn)的圓，并通過確定指針和指針左側(cè)刻度線與圓周的交點(diǎn)位置，計(jì)算儀表指針的示值，本發(fā)明的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法能準(zhǔn)確的獲得指針和指針左側(cè)刻度線的位置，且能避免出現(xiàn)如現(xiàn)有技術(shù)中采用"角度法，，而因攝像頭鏡頭畸變、表盤刻度不均勻或通過表盤刻度線的圓的圓心與指針的固定點(diǎn)不重合所帶來的示值計(jì)算偏差問題。因此，本發(fā)明的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法提高了讀取指針式儀表的示值的效率和準(zhǔn)確性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明提供的一種讀取指針式儀表示值的圖像處理方法的流程圖2是本發(fā)明提供的一種讀取指針式儀表示值的圖像處理方法中獲取指針與圓的交點(diǎn)位置的方法流程圖3是本發(fā)明提供的一種讀取指針式儀表示值的圖像處理方法中獲取指針
左側(cè)的刻度線與圓的交點(diǎn)位置方法的流程圖4是本發(fā)明提供的一種讀取指針式儀表示值的圖像處理方法中計(jì)算儀表
指針的示值方法的第 一種實(shí)施方式的流程圖；圖5是本發(fā)明提供的一種讀取指針式儀表示值的圖像處理方法中計(jì)算儀表 指針的示值方法的第二種實(shí)施方式的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清 楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是 全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造 性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明提供的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示 意圖，如圖1所示。
本發(fā)明實(shí)施例提供的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法包括如下具體步
驟
101、 在儀表表盤數(shù)字圖像上選取任意三條長度相同的刻度線，在所選取的 刻度線上選取將刻度線分成相同比例的對應(yīng)點(diǎn)，并作通過三個(gè)對應(yīng)點(diǎn)的圓；
102、 識別儀表的指針和指針左側(cè)的刻度線，獲取指針與圓的交點(diǎn)位置和指 針左側(cè)的刻度線與圓的交點(diǎn)位置；
103、 根據(jù)指針與圓的交點(diǎn)位置和指針左側(cè)的刻度線與圓的交點(diǎn)位置計(jì)算儀 表指針的示值。
指針式儀表的表盤上的刻度線有分別表示不同計(jì)量單位的刻度線，通常計(jì) 量單位相同的刻度線的長度相同，計(jì)量單位小的刻度線要比計(jì)量單位大的刻度 線要短，所以，本發(fā)明需要選擇長度相同的刻度線。可設(shè)置選取指針式儀表的 表盤上表示計(jì)量單位最大的主刻度線。由于刻度線具有一定的長度，所以選擇 的對應(yīng)點(diǎn)的必須是相同長度的刻度線上處于刻度線上相同位置的點(diǎn)，即對應(yīng)點(diǎn) 是將刻度線分成相同比例的對應(yīng)點(diǎn)。較佳地，刻度線上選取的相對應(yīng)點(diǎn)可以是 所在刻度線的中點(diǎn)。然后，通過三點(diǎn)確定一個(gè)圓的幾^可算法，通過三個(gè)對應(yīng)點(diǎn) 作圓。
較佳地，儀表表盤數(shù)字圖像上選取的三條刻度線為在儀表表盤上分布均勻 的刻度線。這樣，作出的圓可更接近于通過所有刻度線的對應(yīng)點(diǎn)的圓。 進(jìn)一步較佳地，在儀表表盤數(shù)字圖像上選取的三條刻度線可以為起始刻度 線、中間刻度線和終點(diǎn)刻度線。本發(fā)明通過作通過三條刻度線上的對應(yīng)點(diǎn)的圓，并通過確定指針和指針左 側(cè)刻度線與圓周的交點(diǎn)位置，計(jì)算儀表指針的示值，本發(fā)明的讀取指針式儀表 示值的圖像處理方法能準(zhǔn)確的獲得指針和指針左側(cè)刻度線的位置，且能避免出 現(xiàn)如現(xiàn)有技術(shù)中采用"角度法"而因攝像頭鏡頭畸變、表盤刻度不均勻或通過 表盤刻度線的圓的圓心與指針的固定點(diǎn)不重合所帶來的示值計(jì)算偏差問題。因 此，本發(fā)明的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法提高了讀取指針式儀表的示 值的效率和準(zhǔn)確性。
其中，獲取指針與圓的交點(diǎn)位置的步驟，具體包括
201、 從起始刻度線開始沿順時(shí)針方向獲取指針的左側(cè)邊緣線；
202、 從終點(diǎn)刻度線開始沿逆時(shí)針方向獲取指針的右側(cè)邊緣線；
203、 通過計(jì)算獲得指針左側(cè)邊緣線和右側(cè)邊緣線之間的對稱軸線；
204、 沿指針的自由端方向延長對稱軸線，使其與圓相交，該交點(diǎn)位置即為 指針與圓的交點(diǎn)位置。
由于指針具有一定的寬度，指針?biāo)甘镜臄?shù)值是儀表表盤上一段連續(xù)的數(shù) 值，在實(shí)際讀取的指針示值時(shí)，很難判斷指針?biāo)硎镜氖悄膫€(gè)準(zhǔn)確的示值。因 此，通過上述方法選取指針的對稱軸線而對指針的位置進(jìn)行修正，獲得指針與 圓周相交的準(zhǔn)確位置。另外，由于指針的對稱軸線不一定與圓相交，所以需要 先沿指針的自由端方向延長對稱軸線，4吏之與圓相交。
作為本發(fā)明讀取指針式儀表示值的圖像處理方法的 一種實(shí)施方式，獲取指 針左側(cè)的刻度線與圓的交點(diǎn)位置的步驟，具體包括以指針與圓的交點(diǎn)位置為 起始位置沿逆時(shí)針方向獲取刻度線與圓的交點(diǎn)位置。
由于刻度線的示值一般是沿順時(shí)針方向由小到大表示示值的大小，所以， 讀取指針示值時(shí)，只需確定指針沿逆時(shí)針方向的刻度線的在圓周上的位置。
作為本發(fā)明讀取指針式儀表示值的圖像處理方法的另一優(yōu)選實(shí)施方式，獲 取指針左側(cè)的刻度線與圓的交點(diǎn)位置的步驟，具體包括
301、 以儀表指針位置為起始位置沿逆時(shí)針方向獲取刻度線的右側(cè)邊緣線；
302、 以起始刻度線的下方為起始位置沿順時(shí)針方向獲取刻度線左側(cè)邊緣
線；
303、 計(jì)算并獲得刻度線左側(cè)邊緣線和右側(cè)邊緣線之間的對稱軸線，對稱 軸線與圓的交點(diǎn)位置即為刻度線與圓的交點(diǎn)位置。由于刻度線也具有一定的寬度，所以刻度線在圓周的交點(diǎn)位置不能唯一確 定，因而，采用上述方法對刻度線在圓周上的位置進(jìn)行修正，獲得刻度線與圓 周相交的準(zhǔn)確位置。
其中，根據(jù)指針與圓的交點(diǎn)位置和指針左側(cè)的刻度線與圓的交點(diǎn)位置計(jì)算
儀表指針的示值步驟，具體包括
401、 統(tǒng)計(jì)沿指針逆時(shí)針方向上與圓相交的刻度線數(shù)目m;
402、 計(jì)算沿指針逆時(shí)針方向的第一條刻度線與指針之間的圓弧段長度L,;
403、 計(jì)算兩相鄰刻度線之間的圓弧段長度L2;
404、 根據(jù)公式R-(m-l)x A + IV L2計(jì)算儀表指針的示值，其中，A為儀 表兩相鄰刻度線所代表的示值。
采用上述通過圓弧段長度計(jì)算儀表指針的示值的方法，可以避免因表盤刻 度不均勻或通過表盤刻度線的圓的圓心與指針的固定點(diǎn)不重合所帶來的示值計(jì) 算偏差問題。
另外，也可以通過下面的方式計(jì)算儀表指針的示值，具體包括
501、 統(tǒng)計(jì)沿指針逆時(shí)針方向上與圓相交的刻度線數(shù)目m;
502、 計(jì)算通過沿指針逆時(shí)針方向的第一條刻度線與圓的交點(diǎn)位置的半徑、 與通過指針與圓的交點(diǎn)位置的半徑所形成的夾角K1;
503、 計(jì)算通過兩相鄰刻度線與圓的交點(diǎn)位置的半徑所形成的夾角K2;
504、 根據(jù)公式R = (m-l)x △+K,/ L計(jì)算儀表指針的示值，其中，A為儀 表兩相鄰刻度線所代表的示值。
采用上述通過夾角計(jì)算儀表指針的示值的方法，可以避免因表盤刻度不均 勻或通過表盤刻度線的圓的圓心與指針的固定點(diǎn)不重合所帶來的示值計(jì)算偏差 問題。
綜上，本發(fā)明的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法能準(zhǔn)確的獲得指針和 指針左側(cè)刻度線的位置，且能避免出現(xiàn)如現(xiàn)有技術(shù)中采用"角度法"而因攝像 頭鏡頭畸變、表盤刻度不均勻或通過表盤刻度線的圓的圓心與指針的固定點(diǎn)不 重合所帶來的示值計(jì)算偏差問題。因此，本發(fā)明的讀取指針式儀表示值的圖像 處理方法提高了讀取指針式儀表的示值的效率和準(zhǔn)確性。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原 理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變動，這些改進(jìn)和變動也視為本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種讀取指針式儀表示值的圖像處理方法，其特征在于，該方法包括在儀表表盤數(shù)字圖像上選取任意三條長度相同的刻度線，在所選取的刻度線上選取將所述刻度線分成相同比例的對應(yīng)點(diǎn)，并作通過三個(gè)所述對應(yīng)點(diǎn)的圓；識別儀表的指針和所述指針左側(cè)的刻度線，獲取所述指針與所述圓的交點(diǎn)位置和所述指針左側(cè)的刻度線與所述圓的交點(diǎn)位置；根據(jù)所述指針與所述圓的交點(diǎn)位置和所述指針左側(cè)的刻度線與所述圓的交點(diǎn)位置計(jì)算儀表指針的示值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法，其特征 在于，所述在儀表表盤數(shù)字圖像上選取的三條刻度線為在所述儀表表盤上分布 均勻的刻度線。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法，其特征 在于，所述在儀表表盤數(shù)字圖像上選取的三條刻度線分別為起始刻度線、中間 刻度線和終點(diǎn)刻度線。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法，其特征 在于，所述刻度線上選取的對應(yīng)點(diǎn)為所在刻度線的中點(diǎn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法，其特征 在于，獲取所述指針與所述圓的交點(diǎn)位置的步驟，具體包括從起始刻度線開始沿順時(shí)針方向獲取所述指針的左側(cè)邊緣線； 從終點(diǎn)刻度線開始沿逆時(shí)針方向獲取所述指針的右側(cè)邊緣線； 通過計(jì)算獲得指針左側(cè)邊緣線和右側(cè)邊緣線之間的對稱軸線； 沿所述指針的自由端方向延長所述對稱軸線，使其與所述圓相交，該交點(diǎn) 位置即為所述指針與所述圓的交點(diǎn)位置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法，其特征 在于，獲取所述指針左側(cè)的刻度線與所述圓的交點(diǎn)位置的步驟，具體包括以所述指針與圓的交點(diǎn)位置為起始位置沿逆時(shí)針方向獲取刻度線與圓的 交點(diǎn)位置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法，其特征 在于，獲取所述指針左側(cè)的刻度線與所述圓的交點(diǎn)位置的步驟，具體包括以儀表指針位置為起始位置沿逆時(shí)針方向獲取刻度線的右側(cè)邊緣線； 以起始刻度線的下方為起始位置沿順時(shí)針方向獲取刻度線左側(cè)邊緣線； '通過計(jì)算并獲得刻度線左側(cè)邊緣線和右側(cè)邊緣線之間的對稱軸線，所述對 稱軸線與圓的交點(diǎn)位置即為刻度線與圓的交點(diǎn)位置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法，其 特征在于，根據(jù)所述指針與所述圓的交點(diǎn)位置和所述指針左側(cè)的刻度線與所述 圓的交點(diǎn)位置計(jì)算儀表指針的示值步驟，具體包括統(tǒng)計(jì)沿所述指針逆時(shí)針方向上與所述圓相交的刻度線數(shù)目m; 計(jì)算沿所述指針逆時(shí)針方向的第一條刻度線與指針之間的圓弧段長度L,; 計(jì)算兩相鄰刻度線之間的圓弧段長度L2;根據(jù)公式<formula>formula see original document page 3</formula>計(jì)算儀表指針的示值，其中，A為儀表兩相 鄰刻度線所代表的示值。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的讀取指針式儀表示值的圖像處理方法，其 特征在于，根據(jù)所述指針與所述圓的交點(diǎn)位置和所述指針左側(cè)的刻度線與所述 圓的交點(diǎn)位置計(jì)算儀表指針的示值步驟，具體包括統(tǒng)計(jì)沿所述指針逆時(shí)針方向上與所述圓相交的刻度線數(shù)目m; 計(jì)算通過沿所述指針逆時(shí)針方向的第一條刻度線與所述圓的交點(diǎn)位置的半 徑、與通過指^l十與所述圓的交點(diǎn)位置的半徑所形成的夾角K1;計(jì)算通過兩相鄰刻度線與所述圓的交點(diǎn)位置的半徑所形成的夾角K2; 根據(jù)公式R = (m-l) x △ + Ky L計(jì)算儀表指針的示值其中，△為儀表兩相鄰刻度線所代表的示值。
全文摘要
一種讀取指針式儀表示值的圖像處理方法，包括在儀表表盤數(shù)字圖像上選取任意三條長度相同的刻度線，在所選取的刻度線上選取將刻度線分成相同比例的對應(yīng)點(diǎn)，并作通過三個(gè)對應(yīng)點(diǎn)的圓；識別儀表的指針和指針左側(cè)的刻度線，獲取指針與圓的交點(diǎn)位置和指針左側(cè)的刻度線與圓的交點(diǎn)位置；根據(jù)指針與圓的交點(diǎn)位置和指針左側(cè)的刻度線與圓的交點(diǎn)位置計(jì)算儀表指針的示值。該方法能準(zhǔn)確的獲得指針和指針左側(cè)刻度線的位置，且能避免因攝像頭鏡頭畸變、表盤刻度不均勻或通過表盤刻度線的圓的圓心與指針的固定點(diǎn)不重合所帶來的示值計(jì)算偏差問題，提高了讀取指針式儀表的示值的效率和準(zhǔn)確性。
文檔編號G01D7/00GK101650198SQ200910042108
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者翟 萬, 王文龍, 勇 馬 申請人:廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司