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【6h】

基于图像处理技术的指针式仪表自动判读系统的研究

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第一章绪论

1.1课题的提出

1.2图像识别概述

1.3本课题国内外研究现状

1.4本文的研究内容和组织结构

第二章系统的整体设计

2.1系统的整体设计思路

2.2系统的结构

2.2.1表盘图像的采集

2.2.2图像采集系统中的照明、摄像头距离以及角度等问题

2.2.3软件流程及功能模块

2.3本章小结

第三章图像预处理

3.1图像文件

3.1.1图像的存储

3.1.2BMP位图文件

3.1.3BMP像文件分析

3.2图像增强

3.2.1 256色转换为灰度图像

3.2.2直方图增强

3.2.3图像二值化增强

3.2.4图像的滤波

3.2.5图像锐化

3.3图像分割与特征提取

3.3.1Roberts算子

3.3.2 Sobel算子

3.3.3 Prewitt算子

3.3.4 Canny算子

3.3.5Laplacian算子

3.3.6各算子处理效果分析

3.4本章小结

第四章模板匹配

4.1模板匹配概述

4.2不同的匹配算法

4.2.1传统匹配法

4.2.2圆环匹配法

4.2.3集合Ci对应的特征值Si的计算方法

4.2.4算法复杂度分析

4.2.5算法的结果分析

4.3旋转伸缩补偿

4.3.1圆检测Hough变换

4.3.2伸缩补偿

4.3.3旋转补偿

4.4本章小结

第五章指针识别及判读

5.1指针识别

5.1.1霍夫变换法

5.1.2 Hough变换法的改进

5.1.3中心投影法

5.1.4最大似然估计的最小二乘法

5.2指针判读

5.3误差分析

5.4本章小结

第六章总结与展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文

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摘要

目前,在大型工矿企业、电力部门中,模拟指针式仪表因其简单可靠、价格低廉等仍在大量使用。数量巨大的各种指针式仪表的定期维护、检测等一直都是靠人力来完成的,长时间的人工读表不仅容易造成视觉疲劳、视觉受损,工作人员与仪表表盘的距离和角度等都容易造成读数误差,而且不利于大量信息的及时采集和统一管理。 论文采用图像处理、模式识别等技术研究一种代替人眼来判读指针式仪表的自动判读方法。该方法结合计算机强大的处理和存储能力,实现传统指针式仪表读数的自动化。 论文在研究已有的判读系统的基础上,发现根据指针与指针周围刻度线距离关系判读读数时,如果细小刻度线不能被正确识别,自动判读系统将无法工作。针对该问题,论文主要做了以下的具体研究: 1.提出了一种新的设计思路:只识别线段较长,特征明显的的指针,而不再识别细微的刻度线段,对待识别图像进行相对应与模板图像的几何校正,通过确定指针的旋转角度来判读仪表图像,提高系统的稳定性。 2.对待识别图像进行几何畸变校正。这些校正过程是其它的自动判读系统所没有的,好的校正效果能大大提高自动判读系统的精度,对以后计算机自动判读系统的研究具有重要的参考意义。 3.找到一种合适模板匹配方法。该方法能适用于由于在仪表表盘图像采集过程中摄像头距表盘面的距离以及角度等不同,造成的待匹配图像与模板之间存在扭曲变形等情况的匹配。 4.选择适当而且必需的图像预处理过程。由于仪表模板的特殊性,需要对之进行特定的预处理以便进行指针识别及判读。 根据以上的研究,论文采用图像处理技术对仪表图像进行预处理、模板匹配、旋转伸缩补偿、指针识别、计算读数等处理,最后根据指针的偏转角度来判读读数,得到了较好的结果。实验证明新方法准确可靠,能判读多种类型的指针式测量仪表,适用性好。

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