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【6h】

基于机器视觉的指针式仪表示值识别研究

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摘要

在现代社会的生产生活中，指针式仪表是广泛应用于各种领域的测量仪表，其价格便宜，数量巨大，种类繁多。指针式仪表所具有的其他仪表无以比拟的某些特性和某些特殊行业的特定需求注定了它不会彻底消亡。近年来，机器视觉技术和数字图像处理技术发展迅速，基于机器视觉的各种检测系统在工业领域中逐步走向实用化阶段。研究利用机器视觉实现指针式仪表的示值识别具有非常重大的应用价值和社会意义。
　　 本课题以一款指针式电压表为识别对象，首先利用机器视觉技术获取指针式仪表表盘图像，然后采用数字图像处理技术对表盘图像进行预处理，进而提取和识别指针，最后实现指针式仪表示值的自动判读。这些成果不但有助于解决人工读数过程中劳动量大，容易出错等难题，而且可用于老旧落后的生产线和系统的升级改造，符合现代社会信息化的发展潮流。在本课题中，我做的主要工作和成果有：
　　 1.设计了本机器视觉示值识别系统的总体方案，包括硬件平台和软件平台；
　　 2.分析了指针式仪表示值识别系统中的图像采集系统的工作原理，研究图像采集系统的相关设备和装置对仪表示值识别的影响，包括光源、光照方式、摄像头的分析与选择等，比如选择LED光源、前照漫反射的照明方式等；
　　 3.运用数字图像处理技术对指针式仪表表盘图像进行预处理，包括选择适当而且必须的图像预处理过程及算法，比如采用直方图均衡化技术增强图像、中值滤波法去除噪声、自适应阈值法二值化表盘图像等；
　　 4.研究指针直线参数确定的一般方法，利用差影法提取指针特征，再用最小二乘法拟合指针直线，通过指针直线方程求出指针的角度，进而得出指针的示值；并做了扩展研究，提出了一种判定指针指示方向的新方法。通过比较指针针尖在刻度圆弧上所滑过的路程与整个刻度圆弧周长的关系，得出待测指针偏转指零指针的角度与两指针直线夹角的关系，从而判定指针的指示方向。
　　 在Visual C++开发平台上，编程实现本课题的算法和流程，并进行实际的指针式仪表示值识别实验。通过对实验结果的分析，表明本课题的算法正确，方法可行，具有一定的应用价值。

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