关键词： 指针式   拍摄角度   刻度定位   YOLOv3   读数识别  

摘要： 变电站是电力与人类之间的纽带,变电站能否正常无隐患的运行关乎着人民生活和国家的发展。在定期的故障排查中,变电站往往依靠人工巡检的手段对变电站中的仪表设备进行抄录,人工抄录的方法不但成本高且效率低。如今机器人逐渐进入电网中,巡检机器人替代了传统的人工作业,对获取的图片进行图像处理。但是当巡检机器人工作时,若云台偏转角度出现偏差或行进的检测点位置出现偏离,此时传统的读数识别方法将不再适用识别此类巡检机器人所拍摄的仪表图片。为了处理带有拍摄倾斜角度情况下的油位计图片,本文旨在研究一种基于刻度准确定位的指针式仪表油位计示数识别方法,主要工作包括:1、提出了一种改进了传统定位仪表刻度的方法。当传统方法处理由于较大拍摄倾角产生的刻度被部分遮挡的指针式油位计图片时,将无法直接定位仪表刻度的位置。本文作者提出了一个改进的方案,先粗识别出所有可能包含仪表刻度的区域,再细识别筛选出真正包含刻度的粗识别结果从而准确定位出仪表刻度的位置。2、构建了一个高质量的指针式油位计数据集。针对当前不但缺乏与油位计相关的数据集,且缺少带有拍摄倾角的指针式仪表数据集的现状,本文构建了一个高质量的带有拍摄倾角的指针式油位计数据集。3、提出了一种基于深度学习的指针式油位计刻度定位识别方法。首先利用YOLOv3检测出仪表中所有刻度所对应的数字,再根据每个数字Bounding Box的中心所拟合出的圆心位置,通过圆心、数字Bounding Box的中心和刻度这三者的相对位置关系,确定刻度位置并定位。该方法不但可以定位仪表的刻度信息还能获得刻度对应数字的数值信息,有利于后续的油位计读数计算。4、提出了一个更适用于计算带有拍摄倾斜角度的油位计读数的方法。针对较大的拍摄倾斜角度将导致油位计表盘产生变形的问题,本文结合角度法与距离法,计算刻度拟合的圆心到指针所在直线投影点,选用这个投影点作为新的用于计算的圆心,这样即使倾斜角度较大表盘产生形变,该方法依然能较为准确的计算仪表读数。实验结果表明,该方法相比于传统的角度法和采用图像校正方法的计算方式明显地提高了识别精度。本文介绍的指针式油位计示数识别方法,无需预先进行图像校正,实现了指针的检测与刻度的准确定位,最终以改进的读数计算方法识别示数。与现有的仪表示数识别方法相比,本文提出的方法在处理带有拍摄倾斜角度的仪表图片时,识别精度具有明显的优势。

关键词： 指针式仪表   复杂环境   Hough变换   读数识别  

摘要： 在我们的日常生活和工业生产中,指针式仪表扮演了非常重要的角色。相比数字式仪表它具有成本低和可靠性高等优点。指针式仪表的判读主要通过人工方式来完成,这种人工方式存在人力浪费和低效率的问题。针对人工读数的不足和数字图像处理技术的快速发展,许多指针式仪表的自动判读方法被相继提出。目前大多数指针式仪表的自动判读方法都是基于室内单仪表,实验对象和实验环境比较简单。本文针对现有方法的不足和局限性,提出室内多仪表和室外单仪表这两种复杂环境下的自动判读方法。针对室内多仪表,以工厂开关柜的四个方形指针式仪表为研究对象,设计开关柜仪表监控系统,该部分的主要内容和创新点如下:(1)鱼眼图像采集和校正。针对普通镜头视场角小,无法近距离监控多个仪表的问题,本文选用鱼眼镜头代替普通镜头。鱼眼镜头拍摄的图像包含严重的畸变,通常利用张正友标定法对畸变图像进行校正,针对张正友标定法只考虑径向畸变,忽略切向畸变的问题,本文将切向畸变也考虑在内,提高标定算法的合理性。(2)多个仪表定位。为了在多仪表图像中确定每个仪表的位置,本文利用Canny算子得到图像边缘,并根据图像边缘的轮廓特征筛选出仪表所在区域。针对Canny算子需要人为设定全局高低阈值,适应性和阈值效果较差的问题,本文提出局部灰度值统计法求阈值,避免人工麻烦,改善阈值效果。(3)图像匹配算法改进。在刻度数字识别过程中,针对光照问题容易造成MAD算法匹配出错的问题,本文提出基于FT显著性检测的MAD算法,使算法更加关注目标物体,从而削弱背景的影响。针对室外单仪表,以变电站的单个椭圆形指针式仪表为研究对象,设计变电站指针式仪表识别系统,该部分的主要内容和创新点如下:(1)光照处理。针对变电站中复杂光照对识别结果的影响,本文提出基于Sobel边缘检测的具有边缘保持特性的Retinex算法,并将改进后的Retinex算法与直方图均衡化结合,在调节光照的同时提高图像对比度。(2)运动模糊处理。变电站指针式仪表图像是由经常处于移动状态的巡检机器人拍摄的,部分图像可能产生运动模糊。本文利用图像的频谱和倒谱特性确定模糊方向和模糊尺度,并利用Lucy-Richardson算法复原图像。(3)雨滴处理。针对变电站中有雨天气下雨滴对识别结果的影响,本文在引导滤波的基础上结合各向异性扩散滤波进行去雨,该方法比单独使用引导滤波去雨效果更好。(4)指针检测。圆心约束的Hough变换能快速检测出指针,但前提是圆心位置必须精确,否则很可能导致结果出错。本文将圆心约束扩展为圆心区域点约束,提高指针检测的抗干扰性。(5)设计实现变电站指针式仪表识别系统。包括系统分析和总体设计、系统详细设计与实现和系统测试三大步骤。

关键词： 指针读数识别   变电站巡检   图像去雾   模糊复原   图像去噪   图像分割  

摘要： 针对无人值守变电站这一发展趋势,结合巡检机器人技术,论述了变电站指针式仪表读数的数字图像处理和识别的实现过程。分析并研究了图像复原、图像滤波及图像分割等运算方法,特别针对室外环境下读数识别易受水雾干扰这一问题,提出运用基于暗原色先验图像去雾技术。针对机器人采集图像易抖动,提出采用Lucy-Richardson复原修复图像。预处理后,运用同心圆环搜索法识别指针角度。经实验证明:这种方法对实现指针式仪表识别是十分有效的。

关键词： 深度学习   指针式仪表识别   卷积神经网络   改进场景文本检测器(EAST)算法  

摘要： 为了解决变电站指针式仪表读数识别中指针区域提取困难、指针中心线定位误差大以及识别精度较差等问题,针对变电站中常见的刻度分布均匀的指针式仪表,提出了一种基于深度学习的指针式仪表自动检测与识别方法。首先,利用卷积神经网络模型检测当前视野下仪表目标的包围框位置,得到仪表目标图像;然后,利用改进有效和准确的场景文本检测器(EAST)算法对检测到的仪表目标图像进行文本检测,检测出仪表图像中的文本图像,利用设计的印刷体数字识别模型对文本图像进行识别,筛选出仪表刻度数字,得到仪表刻度数字的位置信息与数值;最后,通过仪表刻度数字的位置信息提取出仪表指针直线与仪表中心,通过识别出的数值结合角度法完成仪表读数识别。通过大量实验对所提出的指针式仪表读数检测与识别方法进行验证,实验结果表明,本文所提出的仪表识别方法的平均准确率高于98.5%,对于复杂背景下指针式仪表的自动检测与识别任务具有良好的准确性与稳定性,可满足变电站实际应用需求。

关键词： 识别方法   图像矫正   Hough变换   旋转投影法  

摘要： 针对目前指针式仪表读数精度不高、易受外界因素影响等问题,提出了一种指针式仪表数值识别方法.该方法首先利用灰度化、滤波和增强等算法对待测图像进行预处理,消除外界环境因素对仪表数值识别的影响,并突出指针区域;为了解决待测图像的倾斜问题,结合仪表表盘指针区域的特性,提出了图像矫正算法,实现了将待测倾斜图像矫正为标准图像,便于对其数值进行识别;然后使用二值化、形态学处理等算法对矫正后的图像进一步处理,得到指针;接着提出了像素投影法和基于Hough变换的旋转投影法,用于识别指针的方向及角度,并且可以提高指针识别的速度及精度,同时推导出仪表指针角度与其对应数值之间的函数关系,得出仪表读数,最后实验验证结果表明,本方法可正确识别出指针仪表的数值,与实际数值的误差较小,并且该方法对外界复杂因素的影响具有较好的鲁棒性.

关键词： 指针式仪表   虚拟样本生成   小样本   先验知识   卷积神经网络  

摘要： 为解决现有指针式仪表识别方法依赖于预处理的有效性且泛化能力不足的问题,提出一种基于深度卷积神经网络与虚拟样本结合的识别方法.该方法利用深度卷积神经网络自适应地提取仪表图像关键特征,避免无关信息的干扰;采用先验知识构建指针式仪表虚拟样本生成模型,解决深度卷积神经网络面临的小样本难题.仿真数据、实验数据和现场实际应用结果表明,文中方法是可行有效的,且比传统的指针定位方法识别效果更好,尤其在更换仪表、局部信息缺失等复杂情况下具有很好的鲁棒性.

关键词： 直线椭圆检测器(ELSD)   仪表识别   K   means聚类   指针识别  

摘要： 为实现指针式仪表自动识别,本文提出一种基于直线椭圆检测器(ELSD)的指针仪表自动识别策略。整个策略包括刻度线粗识别、仪表圆弧边界拟合、刻度线重识别和排序、仪表指针识别以及仪表示数计算等5个模块。首先,使用本文设计的自动迭代算法将检测到的线段匹配成对,并结合K-means聚类算法得到粗识别的刻度线;接着,根据粗识别出的刻度线与检测出的仪表圆弧位置关系确定仪表圆弧边界;然后,根据仪表刻度线与圆弧边界相交重新确定刻度线并进行插值补全、排序,构建出整个仪表刻度线坐标系;最后,根据仪表指针自身结构特征得到指针在坐标系中的位置并计算出仪表示数。通过实验结果可知,本文提出的算法可减少对模板图像和人工标定的依赖,在保证准确率的情况下能简化并加快整个仪表自动识别过程。

关键词： 指针式仪表   读数识别   Hu矩   计算机视觉  

摘要： 指针式仪表自动识别读数技术是当前计算机视觉研究的热点,也是模式识别领域一项重要的研究内容和前沿技术。针对传统减影法存在的不足,提出了一种指针式仪表自动读数动态识别方法,可自动识别不同拍摄角度的指针式仪表读数。该方法采用了Hu矩特征相似度匹配、循环腐蚀等数字图像处理算法,经过实例验证,证明了该方法的实用性和有效性。

关键词： 图像分割   图像预处理   图像识别  

摘要： 指针式仪表在工业生产中应用广泛,但人工检测和维护耗时耗力、精度低;人工智能的不断发展,要求工业应用要不断融入新技术,机器视觉的使用可克服人工检测的不足。本文设计的指针式仪表识别系统,使用CCD摄像头作为图片采集设备,使用方便、精度高;采用图像处理技术自动识别指针刻度,灵活性高、准确度高、实时性好。

关键词： 指针式仪表   摄像机标定   特征提取   模板匹配   Hough变换   最大连通区域  

摘要： 针对现有指针式仪表判读技术很少利用摄像机标定参数,自动判读准确度较低,无法满足工业生产实际需求的现状,提出将摄像机标定技术应用于圆形指针式仪表的自动判读,极大地减少了摄像机自身在图像采集过程中产生的误差;提出基于最大连通区域的仪表轮廓识别方法,提高了圆形仪表轮廓检测速度。利用SIFT算法进行仪表图像的关键点提取,利用模板匹配的方式实现图像中仪表的倾斜校正。实验结果表明,该方法的检测精确度可以达到95%以上,检测效率较传统方法提高了30%左右。