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.     

基于图像处理的指针式仪表智能识别方法研究

针对仪表的智能识别方法在电力系统的工程应用,利用图像处理的方法对指针式仪表的智能读数进行研究;首先,针对摄像头多视角、多距离的安装问题,利用定向二进制描述符ORB (oriented FAST and rotated BRIEF)算法求解仪表模板图像与待测图像的透视变换矩阵,用于定位指针旋转区域;然后根据表盘灰度特征信息,提出基于圆周区域的累积直方图法(circle-based regional cumu-lative histogram,CRH)对指针进行定位,由指针偏转角度得到读数;实验结果表明,该方法对指针读数识别十分有效,达到了实用化要求,且具有实时性好和精度高的特点.     

面向自动校验系统的指针式压力表读数识别

针对基于机器视觉的指针式压力表校验系统,给出了一种采用帧差分法和角度法自动识别指针仪表读数的方案,并且为了解决残缺指针区域的质心偏移问题提出了一种利用区域极值点确定指针质心的方法。首先基于霍夫圆检测进行表盘中心定位和表盘分割;然后采用三帧差分法检测指针区域,并从其八方向极值点中选择最接近指针区域最小外接矩形对角顶点的两点来定位指针质心;最后连接指针质心和表盘中心以计算指针偏转角度和识别读数。实验结果表明基于区域极值点的指针质心定位可以简单有效地修正残缺指针区域质心偏移,整体方案能够较准确地识别指针式压力表读数。     

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。     

基于图像处理的细指针表盘识别方法研究

为了解决在细指针表盘识别中难适应光照变化、细指针难分割和表盘读数准确识别率低的问题,结合细指针表盘区域的图像特点,采用图像处理对细指针表盘读数进行了研究。首先,对表盘进行标定,获得表盘量程等先验数据,制作模板,并提出了基于SURF算法改进的多任务模板特征匹配算法;其次,根据指针活动区域,提出了基于分割扇形区域的指针定位法(Pointer positioning method based on Segmented Sector, PSS),进行图像预处理和二值化,使用最小二乘法拟合求得角度;最后,由指针角度得到读数。实验结果表明,该方法对细指针表盘识别率高,能够准确、稳定地识别细指针表盘示数。     

基于卷积神经网络的渐进式指针表自动读数方法

为了提高指针表自动读数方法的准确度和便捷性,提出了一种基于卷积神经网络的渐进式指针表自动读数方法.首先利用Faster-RCNN(Faster-Region Convolutional Neural Networks)模型检测当前视野下指针表目标的包围框位置,得到目标图像,简化读数前设备安装与标定过程;然后利用SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)、RANSAC(Random Sample Consensus)算法和透视变换得到无倾斜、无旋转的图像,克服指针表倾斜或旋转对自动读数的影响;再利用八邻域法检测指针表表盘,大津算法(Otsu算法)提取分割阈值,区域生长法提取指针;最后利用卷积神经网络识别指针表的大刻度示值得到指针表的粗读数,利用角度法得到指针表的细读数,完成高精度自动读数.实验结果表明,文中所提出的方法具有较好的准确性与抗干扰能力,读数最大误差低于0.7％.     

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。     

指针式仪表读数的机器视觉智能识别方法

为快速准确地自动识别指针式仪表读数,采用机器视觉技术,结合减影法和Hough变换法对仪表读数进行智能识别.对指针式仪表图像进行图像二值化、形态学处理和边缘检测预处理;利用Hough变换检测仪表中的指针,计算得到指针方向和定位圆形,实现指针式仪表的智能识别.实验结果表明:读数识别的平均相对误差为0.91%,精度较高,能较好地识别指针式仪表读数.     

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...     

基于二维码匹配的指针式仪表读数识别方法

提出了一种基于二维码匹配的指针式仪表读数识别方法.该方法先实时采集高质量的仪表状态图像,同时获取二维码定位点信息以及与二维码相连接的数据库中存储的仪表类型信息,再根据二维码定位点信息对仪表图像进行快速倾斜校正,并利用二维码与仪表之间先验的几何位置关系快速提取图像中表盘所在的区域,最后根据获取的仪表类型信息,选择对应的仪表读数识别算法,以实现快速准确地识别仪表读数.实验结果表明：该方法能有效提高指针式仪表读数识别的准确率,尤其是对于复杂背景的仪表图像,该方法可用于电力系统中刻度均匀的指针仪表识别.     

基于LabVIEW的指针式仪表实时读数系统

提出了一种基于虚拟仪器（LabVIEW）技术的指针式仪表读数系统.对采集到的指针式仪表图像进行实时滤波处理.运用不变矩法分割表盘图像,提取感兴趣的指针目标.使用LabVIEW中的指针识别读数模块处理分割后的图像,得到指针读数.实验中采用百分表作为识别目标,结果表明,本方法识别读数迅速,准确度高,可以运用于实时要求较高的条件下.     

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.     

机器视觉仪表识别方法的研究进展

介绍了机器视觉仪表识别方法的研究进展,具体给出了仪表刻度线、指针的定位、读数识别的原理和方法,并将这些图像处理算法的优劣进行对比,提出要结合仪表特征(多指针多颜色、均匀刻度、非均匀刻度)选择算法进行识别;同时,分析了采集设备中摄像头、光源对后续图像处理过程造成的影响;最后总结仪表识别的研究状况及存在的问题,为实现实验室型高准确度仪表的机器视觉自动化校表给出了一些参考建议.     

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.     

指针式仪表自动读数识别技术的研究现状与发展

指针式仪表自动判读技术是当前机器视觉研究的热点,也是模式识别领域一项重要的研究内容和前沿技术。在对指针式仪表识别技术进行了一般性概述之后,详细介绍了基于机器视觉的指针式仪表自动读数识别技术的基本概念、基本原理和主要研究内容,介绍了该技术在国内外的研究现状,同时重点介绍了图像校正、圆形表盘轮廓检测、指针线检测和角度计算等主要研究内容的最新进展,最后给出了指针式仪表自动读数识别涉及的关键技术和发展方向。     

基于计算机视觉的指针式仪表自动检测系统

对基于计算机视觉的指针式仪表自动检测系统设计中所涉及到的数字图像处理关键技术进行了研究。利用指针图像的先验特征,构造了基于空间相关和灰度相关的邻域平滑算子。在常规图像分割理论的基础上,进行了图像多灰度等级分割的理论分析,提出了多灰度等级分割算法。根据仪表图像的噪声特征,构造了阈值减影算法,以实现指针的检出。其研究结果己应用于“基于计算机视觉的指针式仪表自动检测系统”的设计开发中,实现了指针式仪表质量检测的自动化。     

基于扫描线处理的指针式仪表快速读数算法

针对光照不均匀、指针检测速度过慢等因素造成指针式仪表读数算法无法快速、准确读取示数的问题,提出一种基于扫描线处理的快速准确读数新算法。新算法首先利用单尺度Retinex提取光照鲁棒性特征图像,然后应用提出的扫描线处理算法快速抽取进行Hough变换的特征像素点,最后用双阈值Hough变换检测直线。实验表明,所提算法创新性地将指针图像细化与双阈值Hough变换等相结合,不仅解决了光照变化的影响以及检测速度慢等问题,而且具有读数精度高、读取速度可调节等特点。