1.一種儀表刻度識(shí)別方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)邊緣濾波:將獲取到的儀表圖像變換到對(duì)應(yīng)的邊緣強(qiáng)度圖、邊緣方向圖;
(2)單像素輪廓獲?。簭倪吘墢?qiáng)度圖、邊緣方向圖上分析得到單像素輪廓;
(3)刻度線檢測(cè):從步驟(2)中得到單像素輪廓中提取出候選刻度;
(4)刻度隊(duì)列獲取:將步驟(3)中得到的單個(gè)候選刻度串聯(lián)成連續(xù)的刻度隊(duì)列;
(5)刻度隊(duì)列融合:將步驟(4)中得到的刻度隊(duì)列中的斷開(kāi)的刻度隊(duì)列連接成一個(gè)整體;
(6)刻度排列分析:對(duì)較長(zhǎng)的刻度隊(duì)列進(jìn)行分析與驗(yàn)證,從而判斷其是否滿足儀表盤(pán)刻度特征,并分析其刻度排列模式。
2.如權(quán)利要求1所述的儀表刻度識(shí)別方法,其特征在于,邊緣濾波具體包括:
(1.1)先將原圖像從RGB格式轉(zhuǎn)化成灰度圖;
(1.2)然后在灰度圖上使用3x3的高斯卷積核進(jìn)行平滑處理;
(1.3)再使用Sobel算子進(jìn)行卷積濾波得到X向與Y向的梯度圖;
(1.4)最后根據(jù)各像素X向、Y向梯度來(lái)計(jì)算其邊緣強(qiáng)度、邊緣方向。
3.如權(quán)利要求1所述的儀表刻度識(shí)別方法,其特征在于,單像素輪廓獲取具體包括:
(2.1)先在邊緣強(qiáng)度圖上根據(jù)其邊緣方向進(jìn)行非極大值抑制;
(2.2)然后過(guò)濾掉邊緣強(qiáng)度小于設(shè)定閾值的邊緣像素;
(2.3)再對(duì)留下的像素以八鄰域連通像素連接方式、以最短路徑搜索算法的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展方式進(jìn)行遍歷;
(2.4)最后對(duì)遍歷路徑上的骨架路徑進(jìn)行處理,即在分叉路徑上斷開(kāi)并將方向一致的兩端連接,由此得到初步的單像素輪廓;
(2.5)對(duì)所得各個(gè)單像素輪廓,根據(jù)相鄰像素間的邊緣方向變化情況進(jìn)行折點(diǎn)檢測(cè),將方向變化大于設(shè)定閾值的位置視為折點(diǎn),在該點(diǎn)上切斷而得到段內(nèi)方向變化較為平緩的單像素輪廓。
4.如權(quán)利要求1所述的儀表刻度識(shí)別方法,其特征在于,刻度線檢測(cè)具體包括:
(3.1)對(duì)一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)的單像素輪廓進(jìn)行直線擬合,得到該段輪廓對(duì)應(yīng)線段參數(shù);
(3.2)根據(jù)線性性濾除不符合要求的輪廓,將符合刻度邊緣形態(tài)的單像素輪廓從像素形式變成線段參數(shù)形式,并根據(jù)線段上各像素的邊緣方向均值設(shè)定該線段的法線方向;
(3.3)將步驟(3.2)中得到的線段間進(jìn)行兩兩配對(duì),滿足以下全部條件的配對(duì)作為刻度的候選配對(duì):線段方向一致、距離小于設(shè)定閾值、法線方向相背、長(zhǎng)度差異小于設(shè)定閾值、線段方向上重疊度大于設(shè)定閾值;
(3.4)對(duì)候選配對(duì)中的兩條線段求取其最小外接旋轉(zhuǎn)矩形,作為候選刻度的形態(tài)描述,以法線方向的邊作為其寬,以線段方向的邊作為其高。
5.如權(quán)利要求1所述的儀表刻度識(shí)別方法,其特征在于,刻度隊(duì)列獲取具體包括:
(4.1)在候選刻度間進(jìn)行兩兩配對(duì),滿足以下全部條件的配對(duì)作為相鄰刻度對(duì):(a)旋轉(zhuǎn)矩形方向夾角小于設(shè)定閾值、(b)距離在與矩形高度相關(guān)的區(qū)間內(nèi)、(c)長(zhǎng)度差異小于設(shè)定閾值、(d)矩形高方向上重疊度大于設(shè)定閾值、(e)同時(shí)滿足(a)-(d)全部條件且距離最近;
(4.2)在相鄰刻度對(duì)之間添加指向關(guān)系構(gòu)建刻度鄰接圖,然后遍歷刻度得到各刻度隊(duì)列,并濾除孤立刻度。
6.如權(quán)利要求1所述的儀表刻度識(shí)別方法,其特征在于,刻度隊(duì)列融合具體包括:
(5.1)對(duì)于刻度數(shù)大于或等于4的刻度隊(duì)列,以刻度旋轉(zhuǎn)矩形中高方向上的中位線為刻度中線,求各刻度中線的共同交點(diǎn);
(5.2)以共同交點(diǎn)為圓心,以各刻度近圓心端點(diǎn)為圓周點(diǎn)擬合橢圓,得到橢圓參數(shù)方程;
(5.3)對(duì)于任意兩個(gè)刻度隊(duì)列,判斷刻度隊(duì)列間是否具有一致性,即,圓心間距離小于設(shè)定閾值且所有刻度到對(duì)方橢圓圓周的距離小于設(shè)定閾值;將具有一致性的刻度隊(duì)列進(jìn)行合并得到新刻度隊(duì)列;
(5.4)返回步驟(5.1)、(5.2),針對(duì)新刻度隊(duì)列求共同交點(diǎn)與擬合橢圓,并進(jìn)入步驟(5.3);
(5.5)迭代執(zhí)行步驟(5.4)直到?jīng)]有刻度隊(duì)列間可以進(jìn)行融合;
(5.5)對(duì)于刻度數(shù)小于4的刻度隊(duì)列,計(jì)算刻度隊(duì)列上的刻度到已擬合出橢圓參數(shù)方程的刻度隊(duì)列圓周的距離,若到其中一個(gè)刻度隊(duì)列的距離整體小于設(shè)定閾值,進(jìn)入步驟(5.3),將其融合進(jìn)該刻度隊(duì)列。
7.如權(quán)利要求6所述的儀表刻度識(shí)別方法,其特征在于,步驟(5.1)中的共同交點(diǎn)按如下方式獲得:先對(duì)夾角大于設(shè)定的角度閾值的中線兩兩之間求交點(diǎn),然后對(duì)所有交點(diǎn)求平均以獲得重心,再將到重心距離大于設(shè)定閾值的交點(diǎn),重新計(jì)算重心,以此重心作為共同交點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求1所述的儀表刻度識(shí)別方法,其特征在于,刻度排列分析具體包括:
(6.1)對(duì)相鄰刻度間距進(jìn)行分析,按照刻度間距應(yīng)一致或平滑變化的規(guī)律,通過(guò)對(duì)刻度間距進(jìn)行中值濾波分析,估計(jì)出刻度隊(duì)列各區(qū)間的實(shí)際刻度間距離;然后根據(jù)該距離判斷缺失或誤檢刻度,并作預(yù)測(cè)補(bǔ)全及剔除處理,具體處理方式為,對(duì)于刻度間距是該處實(shí)際間距的大約整數(shù)倍N的,均勻插入N-1個(gè)刻度,而對(duì)于刻度間距過(guò)小或相鄰刻度間距合并后恰好與該處實(shí)際刻度距離相近的,剔除中間的無(wú)效刻度;
(6.2)根據(jù)刻度間距對(duì)刻度隊(duì)列邊界進(jìn)行檢查,若從當(dāng)前刻度往外分別探出至少1個(gè)刻度間距,均未在預(yù)期位置檢測(cè)出刻度邊緣輪廓,則認(rèn)為當(dāng)前邊界即為實(shí)際邊界;
(6.3)對(duì)連續(xù)刻度間的刻度高寬進(jìn)行比較分析,基于儀表盤(pán)上的刻度按照一定的長(zhǎng)短模式排列,根據(jù)最低一級(jí)的刻度局部相鄰且等長(zhǎng),高一級(jí)的相對(duì)要長(zhǎng)一截,且長(zhǎng)短模式呈周期出現(xiàn)的特點(diǎn),分析出每個(gè)刻度所處級(jí)別;
(6.4)根據(jù)級(jí)別與刻度隊(duì)列順時(shí)針序賦予每個(gè)刻度編號(hào)及主刻度、副刻度屬性,將預(yù)先給定最左、最右的刻度值分別賦予首、末刻度,其余刻度值則根據(jù)編號(hào)與刻度間隔值按序遞增或遞減賦予。