基于视觉显著性的指针式仪表读数识别算法

针对指针式仪表读数算法对光照变化影响较大、识别精度不高的问题,提出一种基于视觉显著性区域检测的指针式仪表读数方法.首先利用区域对比度、空间关系、中心先验性等视觉显著性区域检测先验知识,提取仪表图像指针区域;然后用无向图排序算法进行优化,抑制非指针区域的干扰,突出指针区域;再通过依次旋转仪表指针图像统计旋转不同角度时仪表指针图像在纵轴上的投影最大值,计算指针至平行于横轴需要旋转的角度,并判断指针旋转至平行于横轴时指针顶部区域与底部区域在横轴上的投影最大值在仪表图像中位置,获取指针与横轴的夹角;最后采用最小二乘法拟合指针夹角与指针刻度之间的线性函数参数,计算仪表读数.实验结果表明,该方法在不同光照下能较好地提取指针区域,得到的仪表读数与人工读数误差较小,算法稳定可靠.     

基于卷积神经网络的指针式仪表识别

目前大部分研究指针式仪表识别的方法中提取指针是完全基于传统的图像处理技术,提取过程较为复杂且步骤繁多.为了有效解决指针式仪表读数识别中指针中轴线所在直线提取困难及识别精度不高等问题,本文提出了一种基于深度学习的指针式仪表的识别方法.首先用Faster R-CNN算法检测仪表圆盘,再采用基于深度学习的方法Faster R-CNN算法检测指针,根据得到的指针目标框的位置信息裁剪得到指针图像,在指针图像的基础上进行二值化、细化、霍夫变换检测直线、最小二乘法拟合直线等步骤识别仪表最终读数.和直接在仪表表盘目标框图像或原始图像上进行传统图像处理相比很大程度上减少了定位指针中轴线所在直线过程中的干扰.实验结果表明本文所提出的基于深度学习的指针检测的平均准确率高达96.55％.对于复杂背景下指针式仪表的指针区域的检测具有良好的准确性与稳定性.     

百分表的自动识别系统设计

通过摄像头TWAIN接口将百分表图像提取出来后,使用区域分割的方法,将仪表表盘各个部分特征提取出来:采用消影法获得指针,Ostu的类间方差方法分割二值化指针,Hough变换获得指针边缘直线进而得到表盘中心,并利用百分表的特征将数字与刻度分离并分别进行标记与识别.通过实验可以看到,这种基于数字、刻度与指针进行综合识别的方法,具有良好的识别效果.     

一种适用于变电站巡检机器人的仪表识别算法

该文提出一种改进的适合智能变电站巡检机器人室外工作环境的变电站仪表设备的读数识别算法.首先针对各个不同种类的仪表设备图像,进行设备模板化处理,并在模板库中建立各仪表的min刻度和max刻度的位置信息.对于机器人实时采集的仪表设备图像,在后台服务中调取相应设备的模板图,利用尺度不变特征变换(SIFT)算法,在输入图像中匹配提取仪表表盘区域子图像.而后对表盘子图像进行二值化、仪表指针骨干化处理,利用快速霍夫变换(fast Hough transform)检测指针直线去除噪音干扰,定位指针精确位置和指向角度,完成指针读数.此算法经过国内某500 kV智能变电站巡检机器人实地测试,各种仪表综合识别率超过99.2％,对仪表的读数具有高精度高鲁棒性,完全满足该智能变电站推进无人值守的仪表设备读数自动检测识别的要求.     

基于深度学习的配电柜指针仪表示值识读研究

为准确读取配电柜指针式仪表的示值,保证巡检机器人作出相应决策,提出一种结合改进YOLOv5和PSPNet模型的指针仪表检测及示值识读方法;首先利用主干网络替换为轻量化网络MobileNetv3的YOLOv5算法检测定位表盘区域;然后采用特征提取网络替换为MobileNetv2的PSPNet算法对表盘的刻度线区域和指针进行分割,并通过最小二乘法圆拟合和霍夫直线检测法得到指针回转中心及指针的偏转角度;最后结合指针偏转角度和相邻主刻度线与回转中心连线的偏转角度,通过公式法求取仪表示值;实验结果表明,该算法能够准确提取配电柜上的指针仪表表盘,并对表盘中的刻度和指针进行精准分割,在误差允许的范围内指针仪表示值识读相对误差最大为6.5%,满足实际工程应用的需求。     

基于区域生长的指针式仪表自动识别方法

针对复杂多指针式仪表的读数自动识别难度大精度低的问题,提出了一种基于区域生长的指针式仪表自动识别方法。算法主要由基于区域生长的指针提取算法和基于 Hit-Miss 变换法击中直线或基于最小二乘法拟合直线的指针识别算法所组成。其中,区域生长所需的种子点通过基于差影法的模糊聚类自动选取。实验表明,基于区域生长的指针提取算法有效提取了指针特征,为 Hit-Miss 变换法和最小二乘法获得良好的指针识别精度奠定了重要基础。整个算法高效快速,能满足实时识别的应用需求。本文首次提出将基于区域生长的图像分割算法运用于指针式仪表识别领域中,丰富了指针式仪表识别的应用方法,获得了良好的识别效果。     

激光瞄靶训练系统中鱼眼图像的校正

讨论了激光瞄靶训练系统中鱼眼图像的校正问题.根据胸环靶图像各环宽度相等的特性,使用最小二乘法拟合图像上各点到镜头光心的距离和无畸变距离之间的映射关系,实现了靶心与光心重合情况下鱼眼图像的校正和成绩判定方法.在靶心与光心非重合情况下,通过连接靶心与光心所在的直线,求出该直线与各环交点到光心的距离和无畸变距离,拟合新的映射关系.实验结果表明,校正后判定射击成绩精度达到0.1环.     

一种指针式仪表非接触测量方法

提出了一种基于图像处理技术的指针式仪表非接触测量方法.研究了指针式仪表的圆心、半径、指针角度以及零刻度自动检测与校准的计算,在基于点Hough变换拟合其圆心与半径以及中心投影法确定指针大概位置的基础上,提出了一种基于亚像素定位的拟合指针直线的方法,具有指针式仪表高精度的自动检测与定位,从而实现了指针式仪表非接触测量.实验表明,该方法具有快速、准确等特点且切实可行.     

基于文本特征及二次矫正的指针式仪表自动读数算法

现有的指针式仪表读数算法常通过检测仪表的刻度进行示数识别,但仪表图像中的刻度包含的特征较少,从而容易出现误检测。针对此问题,提出了一种新的指针式仪表自动读数算法,该算法通过选取较大区域的图像特征大幅度地提高了仪表读数识别的鲁棒性。由于指针刻度值文本是各类仪表具有的共同部分且具有远多于刻度图像的特征,因此所提算法以刻度值文本作为识别依据,首先通过卷积神经网络检测仪表图像中的刻度值文本,并使用其位置坐标来拟合仪表的圆心,在得到圆心的基础上通过极坐标变换及图像二次矫正将圆弧形的刻度区域转换为水平直线型的区域,同时被识别的文本值也用于改进距离判读法。该方法与其他读数算法的比较结果表明,该算法具有较高的读数准确率,引用误差在0.5%以下,且在复杂拍摄条件下具有更高的鲁棒性。     

基于模板匹配与Hough圆检测的仪表识别

随着自动化技术的不断发展,国内电力系统的自动化程度不断提高,无人变电站、无人配电房也逐渐普及。针对变电站中指针式圆形仪表的识别,提出了一种基于模板匹配与Hough圆检测的仪表识别方法。首先对图像进行预处理,将摄像头获取到的RGB彩色图像进行灰度化以及图像的局部直方图均衡化,将预先采集的仪表模板与待测图片进行两次模板匹配,获取仪表大致位置并对图像进行定位裁剪,通过Hough圆检测获取圆形表盘位置及其圆心坐标,将图像通过K-means方法二值化,再通过旋转虚拟直线法对指针进行拟合识别,通过角度与刻度的对应关系计算读数。利用Python和OpenCV视觉库实现算法,实验结果表明,该算法对于指针式圆形仪表识别效果显著,定位表盘位置准确,指针识别和角度计算有较高的精度。     

改进ORB和Hough变换的指针式仪表识读方法

为了实现指针式仪表的自动识读,提出一种基于改进ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）和Hough变换算法的指针式仪表识读算法。利用角点强化方法加强ORB算法检测的特征点,通过特征点匹配对计算模板图像与待检测图像之间的透视变换矩阵。利用数学形态学处理、阈值分割等图像预处理提取指针,并提出一种用于确定指针旋转圆心的基于ORB特征匹配对的相似特征三角形方法,结合投影法定位指针方向。利用指针细化算法和添加圆心约束的Hough变换算法检测指针角度。最后根据仪表的先验信息得到读数结果。实验结果表明该算法在识读速度和精度等方面都能够满足指针式仪表识读的要求,具有较高的可靠性和工程应用价值。     

基于MSER-Otsu与直线矫正的仪表指针定位算法

针对配电站无人值守作业机器人执行巡检任务时对指针式仪表的识读需求,提出一种结合MSER-Otsu阈值分割与Hough变换直线矫正的仪表指针定位算法。利用最大稳定极值区域算法从表盘图像中粗提取出指针区域,引入迭代Otsu算法进一步对该区域进行阈值分割,将指针、阴影和背景区域像素点分离后仅保留指针的二值化图像,对其采用Hough变换进行指针中心线预定位,再以Huber loss为最优化函数对预定位直线进行矫正,最终完成指针中心线的定位。实验结果表明,该算法能在复杂环境中对仪表指针进行精确定位并计算指针偏转角度,与Hough变换算法和Huber loss拟合算法等相比,其处理速度更快且鲁棒性更高,能满足配电站巡检机器人的实际需求。     

基于机器视觉的指针式仪表示数识别方法研究

基于机器视觉技术实现指针式仪表数据的自动读取具有重要意义,针对现有方法中存在的识别精度不高等不足,提出一种基于标定的指针式仪表数据视觉读取方法。首先,基于标定模板完成仪表表盘最大、最小刻度线识别与斜率计算;其次,通过仪表表盘图像预处理及连通区域筛选得到指针大致区域;然后,融合Hough和边缘聚类与拟合方法实现仪表指针边缘的精确定位,进而实现指针数据的识别与读取;最后,以某品牌避雷器监测器为例,对上述方法进行实验验证。结果表明,该方法能够准确、稳定的识别出指针式仪表读数。     

基于深度学习的集气站指针式仪表读数研究

为了提高集气站仪表读数的信息化程度、减少人力资源成本,应用机器视觉和深度学习算法对指针式仪表的自动读数进行了研究.首先,对图像进行预处理,对白天采集的图像使用双边滤波进行降噪处理,对晚间采集的图像使用单尺度Retinex进行增强处理;接着,使用Mask基于区域的卷积神经网络(RCNN)获取采集图像中仪表的具体位置;然后...     

基于纹理分析的仪表读数区域定位新方法

仪表读数自动识别的关键是准确检测出指针在刻度区域的位置,因此仪表盘上刻度区域的准确定位是仪表自动读数识别的重要步骤。提出一种基于形态学和纹理分析的仪表读数区域定位新方法。用图像重构技术清除图像边界及与边界相连接的结构,即仪表盘边框和指针,然后利用形态学算法来分割仪表盘的各个区域,最后用纹理统计分析方法和频谱度量方法定位出刻度区域,排除非刻度区域,这样进行指针读数时就可以只对指针和刻度进行处理,排除其它干扰。实验结果表明,对方形指针式仪表而言,上述方法能有效定位仪表刻度区域,且具有较强的鲁棒性和抗干扰性。     

基于DQN和K-means聚类算法的天然气站场仪表智能识别研究

天然气站场中的仪表是工人和设备交互的窗口,可以反映工厂的运行状况;但是站场很多老式仪表不能远程读取示数,采用人工方法读取则浪费人力,需要对其进行智能化的读数研究;针对上述问题,采用了一种基于四足机器人作为载体运动控制,并通过深度强化学习(DQN)进行目标追踪任务和图像处理来读取仪表示数的新方法;首先通过改进的DQN算法的深度网络模型,根据仿真的环境中机器人学习效果,设计并调整动作奖励函数,设计机器人顶层决策控制系统;实现一维与二维状态参数输入下的仪表目标追踪任务;其次在仪表定位和仪表配准的基础上,通过K-means聚类二值化处理得到刻度分明的表盘;将图像进行内切圆处理,再在图像中间添加一根指针进行旋转,旋转过程中精确计算指针与表盘重合度最高的角度来得到对应刻度;经过实验表明,此算法可实现运动过程中仪表目标的精准追踪和降低计算时间,并大大提高了仪表追踪与识别的精度和效率,为天然气站场的仪表安全监控提供了有效保障。