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专利号: 2020108780577
申请人: 河海大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2026-03-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于霍夫变换的高精度机械式仪表示数识别方法,其特征在于:具体包含如下步骤;

步骤1,对图像进行图像预处理:将图像二值化为灰度图,进而对图像进行滤波来去除噪声点,再进行边缘检测在去除不必要的信息的同时保留图像边缘信息;

步骤2,通过霍夫变换检测出仪表中心;

步骤3,通过霍夫变换的直线检测技术检测出指针的边缘特征直线,通过计算检测出指针边缘特征直线的交点来获得指针的顶点,从而结合仪表的圆心获得精准的指针射线;

步骤4,计算步骤3中所获得的指针射线与仪表0刻度线所形成的偏转角度,再通过该偏转角度结合仪表的量程计算出最终的读数。

2.根据权利要求1所述的一种基于霍夫变换的高精度机械式仪表示数识别方法,其特征在于:在步骤1中,采用Canny边缘检测算子来检测图像的边缘,具体如下:步骤1.1,通过高斯滤波器对图像处理,去除噪声干扰;

步骤1.2,用一阶差分卷积模版来计算梯度的幅值和方向;

步骤1.3,将梯度的幅值进行极大值抑制;

步骤1.4,通过双阀值算法检测和连接图上的连接点。

3.根据权利要求1所述的一种基于霍夫变换的高精度机械式仪表示数识别方法,其特征在于:所述步骤2具体如下:利用霍夫变换的方法来检测出所有的圆直径中最大的一个圆可获得一个近似为表盘轮廓的圆形,利用仪表的另一特性,即指针上的圆心部位同时存在一个小的圆,计算所有检测出的小圆中与大圆的圆心最近的一个小圆圆心,该小圆的圆心则为正确的仪表的圆心;

其中,获得最为准确圆心的计算公式为:

a b a b

其中,Cr表示仪表的精准圆心,(c ,c)为其中一个圆的圆心,(c ,c)∈C,C表示除了大圆圆心 之外的所有的小圆的圆心集合,通过设定一定阀值的霍夫变换检测圆的方式获得这些小圆。

4.根据权利要求1所述的一种基于霍夫变换的高精度机械式仪表示数识别方法,其特征在于:在步骤3中,利用直线与圆心的距离,设定相应的阀值,检测出距离圆心较近的几条直线,具体计算公式如下:其中,直线的表达式为Ax+By+C=0,仪表圆心坐标为(x0,y0),dist表示仪表圆心和直线的距离,A,B,C均表示直线的参数;

通过计算这些直线的交点,取其中相交最多次数的交点,可得到相应的指针的顶点,具体计算公式如下所示:(x1,y1)=argMax(Count(xi,yi))其中,(xi,yi)表示任意两条直线的交点,Count(xi,yi)表示该交点出现的次数,而(x1,y1)表示最终获得的指针顶点,即为所有交点中出现次数最多的那个;

再通过计算指针的顶点和仪表的圆心组合的直线,即可得到精准的指针线。

5.根据权利要求1所述的一种基于霍夫变换的高精度机械式仪表示数识别方法,其特征在于:所述步骤4具体如下,步骤4.1,设指针的摆动方向为逆时针方向,指针示数的具体计算公式如下:其中, 表示仪表的圆心坐标, 为指针顶点的坐标,w为仪表的量程,b为仪表的偏置读数,R就是指针所指的示数的检测结果,s参数对arctan计算得到的角度进行了校正,s的取值取决于以仪表盘圆心为出发点的射线所处的象限,当为第一象限时取0,第二和第三象限取1,第四象限取2;若为顺时针则使用2π减去上述公式获得的示数值,即2π-R;

步骤4.2,设定初始0刻度基准线,则可手动设置初始的0刻度基准线,即设置偏置值b来校准,若实际拍摄的视频中指针的初始位置即为0刻度所在的基准线,也可将此时的读数用作偏置读数b;

步骤4.3,设定仪表的量程,具体为指针转360度时的读数,将最大量程值设定为w;

步骤4.4,以仪表圆心作为坐标轴原点,0刻度基准线作为x轴方向,建立直角坐标系。

步骤4.5,以步骤4.4所得的直角坐标系来计算指针顶点所处的象限,根据象限的不同来设定s的值,其中,第一象限时取0,第二和第三象限取1,第四象限取2;

步骤4.6,将各值代入到公式中计算获得精准读数。