基于图像的水表读数智能识别应用研究

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1、基于图像的水表读数智能识别应用研究（申请理学硕士学位论文）基于图像的水表读数智能识别应用研究代青武汉理工大学培养单位：理学院学科专业：凝聚态物理研究生：代青指导教师：戴亚文副教授2009年5月分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目基于图像的水表读数智能识别应用研究英文题目TheApplicationofPatternRecognitiononWaterMeter研究生姓名代青姓名戴亚文职称副教授学位博士指导教师单位名称理学院邮编430070申请学位级别硕士学科专业名称凝聚态物理论文提交日期2009年5月论文答辩日期2009年6月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员

2、会主席评阅人2009年5月独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密

3、后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：武汉理工大学硕士学位论文摘要水表智能识别系统是计算机视觉在日常生活中的一个重要应用，而图像处理和字符识别技术是其中两个关键技术。在此论文中，我们根据真彩水表图像自身的特点，构建一个水表字符自动识别系统。该系统包括图像预处理、特征提取和分类器三个部分。图像预处理部分主要基于图像的HSV色彩空间。对于采集到的彩色水表表盘图像，分析图像自身特点，分别提取其V、S和H分量有用信息，并结合相关算法，对其进行了有效的预处理。将图像格式从RBG空间装换到HSV空间后：对于V分量，我们利用其对图像进行灰度化，用Canny算子检测图像边缘，并对所得边缘图像使用

4、Hough变换来检测水表字符边框以获得倾角，然后根据旋转算法进行倾斜校正，读数区域的水平定位也由Hough变换检测出的平行直线所确定；对于S和H分量信息，在图像二值化中得到充分利用：我们提出彩色水表图像基于S分量阈值法与H分量阈值法融合的二值化方法和基于色彩聚类与H分量阈值法融合的图像二值化方法，并通过实验证明了这两种方法在彩色水表图像二值化中的有效性；并探讨了两种方法的优缺点，最终选取了基于色彩聚类与H分量阈值法融合的图像二值化方法。字符分割步骤，考虑到字符粘连情况的存在，采用双次分割办法：首先进行基于直方图的阈值分割，然后进行基于字符轮廓的字符粘连分割。最后对所得图像进行归一

5、化处理。实验证明，对于我们采集到的水表图像，此种基于HSV空间图像预处理方法比之RGB空间有显著的优势。在字符特征提取阶段，讨论了字符的轮廓特征和统计特征提取的优缺点，并最终采用统计网格特征：即将每幅数字图像平均分割为9个面，统计每个面中数字点所占个数，然后与面积取商。字符识别器采用现在通用的BP网络：根据本系统图像特点，构建一个三层BP网络来识别数字；中间层神经元的个数由matlab模拟BP网络误差逼进结果来确定。使用采集的水表图像对所设计识别系统进行试验，对所得结果进行分析，对系统存在问题进行改进，最终获得具有较好的鲁棒性识别系统。关键词：水表，HSV色彩空间，二值化，BP网

6、络I武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACTWatermeterautomaticrecognitionsystemisanimportantapplicationofpatternrecognitionandcomputervisioninourdailylife;andtheimageprocessinganddigitsrecognitionareitstwocoretechnologies.Inthispaper,wewillintroduceawaytobuildarecognitionsystembasedonthefeaturesofthetruecolorimag

7、es,includingimagepre-processing,featureextractionandclassifying.Theimagepre-processingmainlybasedontheHSVcolorspace.Theusefulinformationofthethreeparameters(H,S,V)andthesignificantalgorithmformaeffectiveimagepre-processing.Weshouldfirstconver