基于特征识别的指针式仪表自动识别研究

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1、山东大学硕士学位论文出煤堆表面形状，可快速、准确地测算出煤场存煤量，实现了露天煤场存煤量的自动计量。基于光学原理的煤仓煤位测量技术关键是重构三维物体的表面。采用辅助光源是获取三维信息的一种技术方法，同时采用激光辅助光源解决了图像锐化和平滑处理的矛盾。该方法通过对图像处理可得到煤层的边界图像，然后利用相关算法可得出煤仓的煤位，为火电厂燃煤管理自动化提供了技术基础。四、指示油位、液位的自动识别报警传统的方法是采用装配在储油柜或储水箱上的油位计或水位计的标记来指示油位或水位的高低，然后由巡视人员检查油位或水位是否超过上下限，防止发生像汽轮机润滑油大量溢出而

2、影响汽轮机正常运行这类事故。如果采用摄像机采集油位计或水位计的图像，由计算机对图像进行识别后给出油位或水位的高低量值，既节省人力，又提高了检测的实时性。这里需要识别的图像比较有规则，只要油位计或水位计的表面显示清晰，识别结果应该可以达到较高的准确率。五、指针式仪表示值的自动识别在工业生产和科学实验过程中广泛应用的指针式仪表的判读通常都是由人工来完成，劳动强度大、受人为因素的影响强烈。基于计算机视觉技术的指针式仪表的自动识别系统，可以识别各种的旋转指针式仪表，不仅可以应用在现场中进行仪表示值的自动识别，还可以作为一种校验仪表的平台。将计算机视觉技术应用

3、于指针式仪表示值的自动识别，不仅判读精度高，而且通过改变软件即可变换处理方法，灵活方便，因而具有广阔的发展前景。本课题研究的就是指针式仪表的自动识别系统，以寻求一种快速并有效的算法来实现指针式仪表示值的自动读取，从而提高工业过程测控的自动化程度。1．3指针式仪表自动识别的研究现状仪器仪表是工业领域中应用非常普遍的测量工具，是监视、调节和控制工业生产3山东大学硕士学位论文运行状态的重要依据，但由于受人眼分辨能力和易疲劳等主观因素的影响，常会造成仪表读数的可信度低、稳定性差、速度慢，而且很难及时发现运行中参数的突变，事实上这已经成为制约工业自动化水平提高

4、的关键因素之一。正是由于这些因素的存在，对于仪表表盘的自动识别过程在国内外许多研究机构都开展了一些研究。现阶段有关数字式仪表识别系统的技术已基本成熟，数字式仪表的自动判读可以最终归结为对表盘数字的识别过程嘲。而指针式仪表的识别包括刻度盘区域的提取、刻度盘元素的分割和指针参数的确定等过程。由于指针式仪表表盘比较复杂，因而研究指针式仪表自动识别系统的还较少。国外在仪表识别和计算机视觉技术相结合领域的研究开展的较早，在仪器仪表的自动判读和校验方面做出了很多值得借鉴的前期工作。根据查到的文献得知国外主要有ECorreaAlegda和RobertSablatn

5、ig两个团队在进行这方面的研究。RobertSablatnig等人[10-121利用模板匹配的方法对水表这种复杂指针式仪表的示数识别进行了研究；F．CorreaAlegda等人‘13‘141利用图像校正的方法将指针式仪表图像的圆弧型刻度校正成直线形式，并采用直线检测的方法进行指针的识别和读数。国内关于指针式仪表的研究主要是围绕着仪表的自动检定系统开展的。上海仪表研究所研制成功了半自动指针仪表控制系统，并已推广使用，但未解决自动读表功能。目前，仪表的自动检定系统则在许多高校中有所研究，如哈尔滨工业大学、华北电力大学、北京工业大学、电子科技大学、重庆大学

6、、武汉理工大学等[15-21】。这些研究机构设计系统的思路和方法有很多的相似之处，主要是将图像处理技术运用于指针式仪表的检定中，代替了需要人工参与的传统的检定方法，实现了仪表检定的自动化。在对指针式仪表表盘的定位上，使用比较多的是减影法和圆周灰度检测法：减影法需要提前获取一幅基准图像，然后两幅图像进行差分得到相关的表盘参数，这样一来就无法满足自动判读实时性的要求，因而只适用于仪表的自动检定系统；而圆周灰度检测法对图像的清晰度、光照分布的均匀程度也有着较高的要求，对于发生4山东大学硕士学位论文几何形变的仪表表盘不适用。他们研究的系统，虽然能够代替人眼自

7、动的进行仪表的校验工作，但对于仪表示值实时性自动读取的研究还不是很完善。1．4本文的研究内容为了解决指针式仪表识别过程中的人工读数存在的种种问题，本课题研究用计算机视觉技术替代人的视觉完成枯燥的大量数据的读取任务，为此通过对所要解决的问题的分析，确定本课题的主要研究内容如下：1、从计算机视觉替代人类视觉的思路出发，依据人工智能的方法，提出指针式仪表计算机视觉识别的基本原理和方法；2、分析指针式仪表自动识别系统的图像采集模块及其相关装置的工作原理；3、研究数字图像处理理论在表盘图像预处理中的应用，重点研究基于特征识别的轮廓跟踪原理，并利用该方法进行表盘

8、区域、指针及数字区域的定位；4、研究指针直线参数确定的一般方法，通过分析比较提出二次拟合的最d'--乘法确定