【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理，特别涉及一种基于指针仪表的数据读取方法。
技术介绍
1、随着社会生产力的不断提升，工业生产过程不断迈向智能化，生产信息化、数字化是发展的趋势。
2、仪表是变电站、油田、施工建造等工业设施的重要组成部件，一般用来显示各种参数，比如说温度、速度、车辆的剩余油量等等。仪表一般都设有指针，通过设置在仪表上的电机驱动指针转动，使指针指向不同的刻度或数字，以此显示各参数的具体数值，仪表是监控生产过程的一种重要安全保障，也是生产信息化中数据获取的重要来源，因此生产过程中仪表数据是非常重要的数据。
3、现有技术当中，鉴于成本或与原设备配套不易更换或仍存在不少使用寿命等原因，各类旧式指针仪表仍大量存在，这部分仪表在智能化改造过程是一个难点，因此在市面上使用依然广泛。然而目前指针式仪表大多没有通信接口，仪表数据读数需要专业人员进行人工抄表，存在周期长，成本高，效率低、实时性差的问题。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术的目的是提供一种基于指针仪表的数据读取方法，用于解决现有技术中基于人工抄表进行仪表数据读取的技术方案，周期长，成本高，效率低、实时性差的技术问题。
2、本专利技术一方面提供一种基于指针仪表的数据读取系统，包括硬件图像采集模块、移动终端图像识别模块、数据显示模块以及分别连接所述硬件图像采集模块与所述移动终端图像识别模块的软件数据处理算法模块；所述硬件图像采集模块包括摄像头，所述摄像头设于所述指针仪表上方用于采集仪表的初始图像以构
3、本专利技术另一方面提供一种基于指针仪表的数据读取方法，应用于上述系统中的软件数据处理算法模块，所述方法包括：
4、获取指针仪表的初始图像，根据所述初始图像获取标定数据，所述标定数据包括指针中心位置以及仪表量程，并根据所述标定数据获取该指针仪表图像的角度与刻度线关系模板；
5、获取仪表指针样本，对所述指针样本的转动过程进行跟踪并根据跟踪结果获得目标图像，所述跟踪结果包括指针位置与时间对应的若干帧图像，对所述目标图像进行图像预处理以获得指针特征信息，所述指针特征信息包括指针像素点坐标参数以及指针轮廓，根据指针像素点坐标参数获得指针坐标点集并对指针坐标点集进行直线拟合以获得指针直线，所述指针直线与指针轮廓共线，所述指针直线与仪表量程的刻度线相交；
6、对仪表图像表盘区块进行分割，以查找指针轮廓，对指针轮廓进行细粒度提取和线条检测以获得指针骨架，采用边缘检测算法检测所述指针骨架与仪表量程刻度线的交点，将指针中心点与所述交点拟合成指针直线，通过尺度变换和角度法获取拟合指针直线的梯度信息，并映射至角度与刻度关系模板得到当前指针角度的对应刻度，实现仪表数据自动读取。
7、上述基于指针仪表的数据读取方法，通过构建数据读取系统用于自动读取仪表指针的当前刻度，实现自动读取仪表数据，替换了传统方案中人工读取的方式，提高了读取效率；具体的：
8、首先，获取指针仪表的初始图像并进行数据标定以根据标定数据获得仪表模板，获取该仪表模板的指针中心位置、仪表量程以及角度与刻度线关系模板以对仪表指针的自动读数提供数据基础。其次，获取指针样本，对指针的转动过程进行跟踪以根据跟踪结果获取目标图像，并根据目标图像获得指针像素点坐标参数以及指针轮廓。再者，对仪表图像表盘区块进行分割，以查找指针轮廓，对指针轮廓进行细粒度提取和线条检测以获得指针骨架，采用边缘检测算法检测所述指针骨架与仪表量程刻度线的交点，将指针中心点与所述交点拟合成指针直线，通过尺度变换和角度法获取拟合指针直线的梯度信息，并映射至角度与刻度关系模板得到当前指针角度的对应刻度，实现仪表数据自动读取。
9、另外，根据本专利技术上述的基于指针仪表的数据读取方法，还可以具有如下附加的技术特征：
10、进一步地，获取指针仪表的初始图像，根据所述初始图像获取标定数据的步骤包括：
11、获取原始图像，并根据所述原始图像的边界构建原始坐标系，所述原始图像包括指针仪表图像以及外界图像；
12、根据所述指针仪表图像构建得到仪表内接正方形，所述指针仪表图像的边界圆为所述仪表内接正方形的外接圆，根据所述原始坐标系分别获得仪表内接正方形的左上角坐标以及右下角坐标；
13、根据所述左上角坐标以及所述右下角坐标裁剪所述原始图像以切除外界图像而得到指针仪表的初始图像，所述初始图像的裁剪边界与仪表图像的边界圆相切，并根据所述裁切边界建立仪表坐标系。
14、进一步地，根据所述裁切边界建立仪表坐标系的步骤之后还包括：
15、根据仪表坐标系对指针仪表进行数据标注以获取标注数据，根据所述标注数据获取角度与刻度关系模板，所述标注数据包括指针中心位置坐标点、最小量程坐标点以及最大量程坐标点，根据所述最小量程坐标点以及所述最大量程坐标点确定仪表量程。
16、进一步地，对所述指针样本的转动过程进行跟踪并根据跟踪结果获得目标图像的步骤包括：
17、分别获取第t帧图像以及第t+k帧图像，所述第t帧图像为时间t对应指针位置xt的图像，所述第t+k帧图像为时间t+k对应指针位置xt+k的图像；
18、根据所述第t帧图像对指针沿仪表量程进行正向追踪以产生指针实际轨迹，根据所述第t+k帧图像对指针沿仪表量程进行反向追踪以产生指针验证轨迹，根据实际轨迹与验证轨迹获得追踪器t时间的正反向误差，结合所述正反向误差及归一化互相关验证过滤最差预测点以获得剩余点；
19、根据剩余点的坐标及距离变化获得第t+1帧图像中目标边界框的位置和大小，根据目标边界框的位置和大小获得目标图像。
20、进一步地，正反向误差的计算公式为：
21、；
22、；
23、其中，
24、fb为正反向误差； s=( it, it+1,…, it+k)为一图像序列； tfk=( xt, xt+1,…, xt+k)为前向k步跟踪轨迹序列；为反向k步跟踪轨迹序列。
25、进一步地，对指针轮廓进行细粒度提取和直线检测以获得指针骨架，检测所述指针骨架以获得针头的步骤包括：
26、对指针轮廓进行细粒度提取和直线检测以获得指针骨架，
27、采用边缘检测算法检测指针骨架与仪表量程刻度线的交点，遍历指针骨架所有像素点距离指针中心坐标点的欧式距离以提取最远距离点，所述最远距离点为指针针头坐标；
28、其中，最远距离点的数学计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于指针仪表的数据读取方法，其特征在于，应用于基于指针仪表的数据读取系统，所述系统包括硬件图像采集模块、移动终端图像识别模块、数据显示模块以及分别连接所述硬件图像采集模块与所述移动终端图像识别模块的软件数据处理算法模块；所述硬件图像采集模块包括摄像头，所述摄像头设于所述指针仪表上方用于采集仪表的初始图像以构成视频流，所述移动终端图像识别模块用于获取来自硬件图像采集模块采集的视频流，并通过所述软件数据处理算法模块进行数据处理以输出当前指针角度的对应刻度，并通过所述数据显示模块显示；
2.根据权利要求1所述的基于指针仪表的数据读取方法，其特征在于，获取指针仪表的初始图像，根据所述初始图像获取标定数据的步骤包括：
3.根据权利要求2所述的基于指针仪表的数据读取方法，其特征在于，根据所述裁切边界建立仪表坐标系的步骤之后还包括：
4.根据权利要求1所述的基于指针仪表的数据读取方法，其特征在于，对所述指针样本的转动过程进行跟踪并根据跟踪结果获得目标图像的步骤包括：
5.根据权利要求4所述的基于指针仪表的数据读取方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种基于指针仪表的数据读取方法，其特征在于，应用于基于指针仪表的数据读取系统，所述系统包括硬件图像采集模块、移动终端图像识别模块、数据显示模块以及分别连接所述硬件图像采集模块与所述移动终端图像识别模块的软件数据处理算法模块；所述硬件图像采集模块包括摄像头，所述摄像头设于所述指针仪表上方用于采集仪表的初始图像以构成视频流，所述移动终端图像识别模块用于获取来自硬件图像采集模块采集的视频流，并通过所述软件数据处理算法模块进行数据处理以输出当前指针角度的对应刻度，并通过所述数据显示模块显示；
2.根据权利要求1所述的基于指针仪表的数据读取方法，其特征在于，获取指针仪表的初始图像，根据所述初始图像获取标定数据的步骤包括：
3.根据权利要求2所述的基于指针仪表的数据...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴志刚，严来飞，陈敏，朱耀晖，张海波，
申请(专利权)人：江西理工大学南昌校区，
类型：发明
国别省市：
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