本發(fā)明涉及圖像識(shí)別領(lǐng)域，尤其涉及一種指針儀表識(shí)別讀數(shù)方法。

背景技術(shù)：

1、指針儀表作為比較傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x表，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、價(jià)格便宜、可靠性高、適應(yīng)能力強(qiáng)、受環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中，使其在數(shù)字儀表出現(xiàn)后仍具有不可替代的地位。

2、對(duì)于指針儀表示數(shù)的獲取，傳統(tǒng)的方法是人工觀測(cè)儀表表盤指針讀數(shù)的方法，這種方法受主觀因素和客觀條件影響較大。比如讀數(shù)人的觀測(cè)角度、觀測(cè)距離以及判斷估讀能力不同，都會(huì)造成讀數(shù)的較大誤差，可靠性不高，一旦需要實(shí)時(shí)監(jiān)控需要工作人員值守，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低安全性；另一方面，如果儀表使用安裝的環(huán)境較為惡劣，也可能不利于人工讀數(shù)，比如安裝的位置離地面過(guò)高，或者工作環(huán)境高溫等。因此，隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)、圖像處理技術(shù)等技術(shù)的不斷發(fā)展和日漸成熟，在儀表讀數(shù)上引入了計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別讀數(shù)。

3、對(duì)于指針儀表，盡管基于圖像處理的指針儀表讀數(shù)自動(dòng)識(shí)別算法已經(jīng)在一定程度上取得了進(jìn)展，但仍存在一些缺點(diǎn)和局限性。以下是一些主要的問(wèn)題：

4、指針儀表的使用環(huán)境復(fù)雜：由于指針儀表可能在各種環(huán)境中使用，如光照條件、背景噪聲、指針顏色、刻度線清晰度等因素都可能對(duì)識(shí)別算法產(chǎn)生影響。這些環(huán)境因素可能導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降，從而影響識(shí)別精度。

5、識(shí)別精度難以保證：盡管一些先進(jìn)的識(shí)別算法能夠在理想條件下實(shí)現(xiàn)較高的識(shí)別精度，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于各種因素的影響，識(shí)別精度往往難以保證。特別是在指針與刻度線重疊、指針抖動(dòng)或圖像質(zhì)量較差的情況下，識(shí)別精度更容易受到影響。

6、因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種指針儀表識(shí)別讀數(shù)方法，其能夠在指針儀表識(shí)別讀數(shù)智能化讀數(shù)中提高識(shí)別速度和識(shí)別精度。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的方案是：

3、一種指針儀表識(shí)別讀數(shù)方法，所述指針儀表識(shí)別讀數(shù)方法包括：獲取待讀數(shù)圖像，并對(duì)所述待讀數(shù)圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)待讀數(shù)圖像裁剪，得到指針儀表區(qū)域圖像；對(duì)所述指針儀表區(qū)域圖像進(jìn)行語(yǔ)義分割，得到指針儀表區(qū)域圖像中指針和刻度的多通道掩膜；對(duì)所述多通道掩膜進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，得到與所述多通道掩膜對(duì)應(yīng)的二維矩形標(biāo)簽地圖；獲取所述二維矩形標(biāo)簽地圖的高度和寬度，并創(chuàng)建第一零數(shù)組和第二零數(shù)組，所述第一零數(shù)組的大小以及所述第二零數(shù)組的大小均與所述二維矩形標(biāo)簽地圖的寬度一樣，所述第一零數(shù)組用于儲(chǔ)存指針位置，所述第二零數(shù)組用于儲(chǔ)存刻度信息；遍歷所述二維矩形標(biāo)簽地圖中的每個(gè)像素，若當(dāng)前像素為指針標(biāo)簽，則增加當(dāng)前像素所在列的指針計(jì)數(shù)，并更新所述第一零數(shù)組，若當(dāng)前像素為刻度標(biāo)簽，則增加當(dāng)前像素所在列的刻度計(jì)數(shù)，并更新所述第二零數(shù)組，得到包含指針位置的指針數(shù)組和包含刻度信息的刻度數(shù)組；基于所述指針數(shù)組和所述刻度數(shù)組分別確定刻度位置和指針位置，并根據(jù)所述刻度位置和所述指針位置確定指針指向的刻度位置；根據(jù)所述指針指向的刻度位置得到預(yù)測(cè)刻度數(shù)，并根據(jù)所述預(yù)測(cè)刻度數(shù)、預(yù)設(shè)的指針儀表的量程和預(yù)設(shè)的指針儀表的總刻度數(shù)確定指針儀表的讀數(shù)。

4、優(yōu)選地，所述對(duì)所述指針儀表區(qū)域圖像進(jìn)行語(yǔ)義分割，得到指針儀表區(qū)域圖像中指針和刻度的多通道掩膜，之前還包括：對(duì)所述指針儀表區(qū)域圖像進(jìn)行語(yǔ)義分割預(yù)處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化的指針儀表區(qū)域圖像。

5、優(yōu)選地，所述對(duì)所述指針儀表區(qū)域圖像進(jìn)行語(yǔ)義分割預(yù)處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化的指針儀表區(qū)域圖像，具體包括：獲取指針儀表區(qū)域圖像的形狀，計(jì)算目標(biāo)尺寸與指針儀表區(qū)域圖像的尺寸之間的比例值，得到調(diào)整大小后的指針儀表區(qū)域圖像；將調(diào)整大小后的指針儀表區(qū)域圖像進(jìn)行通道轉(zhuǎn)置；將通道轉(zhuǎn)置后的指針儀表區(qū)域圖像進(jìn)行歸一化處理和標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化的指針儀表區(qū)域圖像。

6、優(yōu)選地，所述對(duì)所述指針儀表區(qū)域圖像進(jìn)行語(yǔ)義分割，得到指針儀表區(qū)域圖像中指針和刻度的多通道掩膜時(shí)，通過(guò)訓(xùn)練好的基于deeplabv3+語(yǔ)義分割算法的指針刻度檢測(cè)模型對(duì)指針儀表區(qū)域圖像進(jìn)行語(yǔ)義分割。

7、優(yōu)選地，所述對(duì)所述多通道掩膜進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，得到與所述多通道掩膜對(duì)應(yīng)的二維矩形標(biāo)簽地圖，之前還包括：對(duì)多通道掩膜進(jìn)行腐蝕操作。

8、優(yōu)選地，所述對(duì)所述多通道掩膜進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，得到與所述多通道掩膜對(duì)應(yīng)的二維矩形標(biāo)簽地圖，包括：創(chuàng)建圓形標(biāo)簽和二階零矩陣，所述二階零矩陣用于儲(chǔ)存處理后的數(shù)據(jù)；遍歷所述二階零矩陣，計(jì)算得到所述二階零矩陣的當(dāng)前位置的角度和極半徑；根據(jù)計(jì)算得到的角度和極半徑確定所述圓形標(biāo)簽的位置坐標(biāo)，并根據(jù)所述圓形標(biāo)簽的位置坐標(biāo)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)位置的多通道掩膜的直角坐標(biāo)；將所述多通道掩膜的直角坐標(biāo)映射到所述二階零矩陣上，對(duì)映射后的二階零矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，得到與所述多通道掩膜對(duì)應(yīng)的二維矩形標(biāo)簽地圖。

9、優(yōu)選地，所述圓形標(biāo)簽的圓心為，半徑為r，m行n列的二階零矩陣表示為：;?所述二階零矩陣的當(dāng)前位置的角度表示為：；

10、式中，c表示二階零矩陣的當(dāng)前列；所述二階零矩陣的當(dāng)前位置的極半徑表示為：;?式中，r表示二階零矩陣的當(dāng)前行；

11、多通道掩膜的直角坐標(biāo)為：；式中，a和b為常數(shù)。

12、優(yōu)選地，所述基于所述指針數(shù)組和所述刻度數(shù)組分別確定刻度位置和指針位置，并根據(jù)所述刻度位置和所述指針位置確定指針指向的刻度位置，包括：對(duì)所述刻度數(shù)組的每一列進(jìn)行遍歷，尋找連續(xù)的刻度，當(dāng)檢測(cè)到連續(xù)的刻度時(shí)，記錄當(dāng)前刻度的起始位置和結(jié)束位置，并計(jì)算其中心位置，將每個(gè)刻度的中心位置存儲(chǔ)在預(yù)設(shè)的第一列表中，從而確定刻度位置；對(duì)所述指針數(shù)組的每一列進(jìn)行遍歷，若當(dāng)前列和下一列的值都大于0，則記錄指針的起始位置，并當(dāng)相鄰兩列的值為0時(shí)，記錄指針的結(jié)束位置，并計(jì)算指針的中心位置，將指針的中心位置存儲(chǔ)在預(yù)設(shè)的第二列表中，從而確定指針位置；遍歷所述第一列表，對(duì)每一對(duì)相鄰的刻度位置進(jìn)行比較，若指針的中心位置指向某個(gè)刻度位置，則將該刻度位置對(duì)應(yīng)的刻度數(shù)作為預(yù)測(cè)刻度數(shù)，若指針位置位于相鄰的兩個(gè)刻度位置之間，利用線性插值計(jì)算得到預(yù)測(cè)刻度數(shù)。

13、優(yōu)選地，所述指針儀表的讀數(shù)表示為：；

14、式中，表示預(yù)測(cè)刻度數(shù)，表示指針儀表的總刻度數(shù)，表示指針儀表的量程。

15、優(yōu)選地，若所述待讀數(shù)圖像存在多個(gè)指針儀表，則所述根據(jù)所述指針指向的刻度位置得到預(yù)測(cè)刻度數(shù)，并根據(jù)所述預(yù)測(cè)刻度數(shù)、預(yù)設(shè)的指針儀表的量程和預(yù)設(shè)的指針儀表的總刻度數(shù)確定指針儀表的讀數(shù)，之前還包括：將所述刻度數(shù)組的刻度數(shù)與預(yù)設(shè)的刻度閾值比較，判斷當(dāng)前指針儀表的類型；根據(jù)當(dāng)前指針儀表的類型獲取與指針儀表對(duì)應(yīng)的量程。

16、本發(fā)明提供的指針儀表識(shí)別讀數(shù)方法通過(guò)目標(biāo)檢測(cè)和語(yǔ)義分割等圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了指針儀表讀數(shù)的自動(dòng)識(shí)別，大大提高了讀取儀表讀數(shù)的自動(dòng)化程度，減少了人工干預(yù)的需求，而且將多通道掩膜轉(zhuǎn)換為二維矩形標(biāo)簽地圖，并通過(guò)創(chuàng)建兩個(gè)零數(shù)組，分別用于儲(chǔ)存指針位置和刻度信息，不但簡(jiǎn)化了后續(xù)的數(shù)據(jù)處理流程，使得程序能夠更高效地遍歷和分析圖像中的信息，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)指針和刻度的精確定位，從而得到更準(zhǔn)確的讀數(shù)，此外，在遍歷二維矩形標(biāo)簽地圖的過(guò)程中，通過(guò)增加相應(yīng)列的指針計(jì)數(shù)和刻度計(jì)數(shù)，可以快速統(tǒng)計(jì)出指針?biāo)诘拇笾挛恢靡约翱潭刃畔⒌姆植记闆r，并且能夠減少由于像素噪聲或誤識(shí)別導(dǎo)致的誤差，相比傳統(tǒng)的逐像素分析更加快速和準(zhǔn)確。