CN108256535A - 一种基于图像识别的读表方法及读表装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于图像识别的读表方法及读表装置，机械式计量仪表计量显示区域的数字0～9设置不同的背景颜色和/或背景图形，拍摄计量显示区域，通过背景颜色和/或背景图形识别出所述机械式计量仪表计量显示区域显示的数值。可以根据实际情况选择在摄像头的LED上覆盖滤光片。本发明采用图像识别、色彩识别或二者结合的方式实现机械类计量仪表的远程读表，提高了读表的准确性，且方案简单易行，实现的成本低。本发明根据实际的使用环境设置色彩滤光片进一步提高了识别的准确性，保证了在低成本的情况下，识别精度进一步提高。

Description

一种基于图像识别的读表方法及读表装置
技术领域
本发明涉及一种基于图像识别的读表方法及读表装置，属于机械式计量仪表技术领域。
背景技术
远程化、电子化结算，目前的应用于水表或者燃气表上的摄像直读技术，一般是方式为是直接将摄像头加装在字轮部分。如图1所示的为一个传统水表的字轮面板，即上图中虚线框中的区域。在需要对水表进行抄读时，打开摄像头，进行拍照，然后将取得的图片进行图像处理，从而识别中其中的数字部分，得出最终的水表的数值，这种方式设计逻辑清晰，已被大量使用。
但是在大批量的使用中，发现了这样的问题：
(1)识别数字总存在一定的错误概率。由于上图中的字轮在实际使用中是不停的旋转的，因此在需要抄读数值的时候，不可能恰巧停在正视图的位置，如果停在特殊的位置便对识别会有一定的影响，比如“8”的上半部与“3”上半部就很接近，“1”的下半部和“7”的下半部也很接近，这就会给识别造成许多的困扰，而一旦产生错误识别而又结算，极易引发结算纠纷，造成不良的影响。
(2)水中杂质和水雾对识别的影响。在实际的使用中，字轮部分是侵泡在液体中的，因此难免在字轮部分聚集水中的杂质或水雾，同样地，当需要抄读时，由于杂质或水雾的影响，会导致拍照的数值上也并不准确，影响准确率。
如何对现有机械类计量仪表进行改进，提高抄读数值的准确率是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决机械类计量仪表读数识别不准确的问题，本发明提出一种基于图像识别的读表方法及读表装置，用于摄像头直读水表或燃气表的计量数值。
本发明的技术方案如下：
提供一种基于图像识别的读表方法，机械式计量仪表计量显示区域的数字0～9设置不同的背景颜色和/或背景图形，拍摄计量显示区域，通过背景颜色和/或背景图形识别出所述机械式计量仪表计量显示区域显示的数值。
优选的，背景颜色为不同的色彩类别或强度。
同时提供一种基于图像识别的读表装置，包括主控***和摄像头，所述摄像头采集机械式计量仪表计量显示区域的图像，并发送给主控***；所述机械式计量仪表计量显示区域数字0～9设置不同的背景颜色和/或背景图形；
所述主控***通过背景颜色和/或背景图形识别出所述机械式计量仪表计量显示区域显示的数值。
优选的，背景颜色为不同的色彩类别或强度。
优选的，还包括滤光片，覆盖在摄像头的LED上，LED发射的光线经滤光片照射到计量显示区域。
优选的，还包括步进电机；所述滤光片为多个，色彩类别各不相同；所述主控***控制步进电机驱动多个滤光片移动，选择多个滤光片之一覆盖在摄像头的LED上。
优选的，还包括存储模块存储多个滤光片的分别增加的色彩值，所述主控***根据所选择的滤光片，从存储模块获取该滤光片增加的色彩值，由图像获取色彩值，剔除滤光片增加的色彩值后，再通过背景颜色和/或背景图形识别出所述机械式计量仪表计量显示区域显示的数值。
优选的，所述主控***判断图像的清晰度，如果清晰度不满足要求，则控制步进电机更换滤光片。
优选的，如权利要求6所述的基于图像识别的读表***，其特征在于，所述滤光片包括蓝色、红色、黄色、绿色或透明滤波片。
优选的，所述主控***根据背景图形和背景颜色分别确定计量仪表的读数，如果背景图形和背景颜色确定出的数值不相同的情况，则控制步进电机更换滤光片。
本发明相对于现有技术的有益效果：
1、本发明采用图像识别、色彩识别或二者结合的方式实现机械类计量仪表的远程读表，提高了读表的准确性，且方案简单易行，实现的成本低。
2、本发明根据实际的使用环境设置色彩滤光片进一步提高了识别的准确性，保证了在低成本的情况下，识别精度进一步提高。
3、本发明优选了更换滤光片的技术方案，使得主控模块在图像清晰度不足或者色彩和图形的识别出现矛盾时，能够更换滤光片重新测量，保证了测量精度。
附图说明
图1为传统水表的字轮面板示意图；
图2为基于灰度识别仪表读数的示意图；
图3为基于颜色识别仪表读数的示意图；
图4为基于图形识别仪表读数的示意图；
图5为本发明滤光片使用示意图；
图6为本发明识别***的结构示意图。
具体实施方式
一、图像识别方式
通过实验可知，在图像识别处理中，图像识别的难以程度中，对色彩、灰度、以及图形的识别成功率都要远高于字符。因此在本发明中，每一相同数字的后面，设置了相应的颜色或图案，不同的数字后面设置不同的颜色或图案。
在一个实施例中，结合图2，给出的是每个数值的字符设置不同的背景灰度即色彩强度，通过灰度值来确定该位置对应的数值，依次获得仪表盘上每位的读数，获得最终的计量仪表的读数。例如可以设置为从数字0～9灰度值递增或者从数字0～9灰度值递减。根据实际的需要设置每个数字的背景灰度值，保证摄像头采集后能够正确区分即可。摄像头采集到图像后，发送给MCU，MCU根据灰度确定计量仪表的读数。
在第一个实施例中，结合图3，给出的是每个数值的字符设置不同的背景颜色即色彩类别，通过颜色来确定该位置对应的数值，依次获得仪表盘上每位的读数，获得最终的计量仪表的读数。例如可以设置为从数字0～9颜色分别为红、黄、蓝、绿、橙、灰、黑、紫、粉、白。根据实际的情况设置每个数字的背景颜色，保证摄像头采集后能够正确区分即可。摄像头采集到图像后，发送给MCU，MCU根据颜色确定计量仪表的读数。
在第三个实施例中，结合图4，每个数值的字符设置不同的背景图案，通过颜色来确定该位置对应的数值，依次获得仪表盘上每位的读数，获得最终的计量仪表的读数。例如可以设置为从数字0～9的背景分别设置不同的线条，可以为水平线、竖直线、倾斜线，也可以为虚线、实线、点划线，还可以为直线、曲线，为多个三角形、圆形、矩形等。为了保证摄像头采集后能够正确区分，背景线条可以为多组重复的形式。摄像头采集到图像后，发送给MCU，MCU根据背景图形确定计量仪表的读数。
在第四个实施例中，结合图4，给出的是每个数值的字符设置不同的背景图案和背景颜色，通过颜色和图案来确定该位置对应的数值，依次获得仪表盘上每位的读数，获得最终的计量仪表的读数。每个数字不仅背景图案各不相同，背景颜色也各不相同。摄像头采集到图像后，发送给MCU，MCU根据背景图形和背景颜色分别确定计量仪表的读数，并互相验证，如果出现背景图形和背景颜色确定出的数值不相同的情况，则表明一种方式的读值存在错误。
在第五个实施例中，与第四个实施例类似，每个数值的字符设置不同的背景图案和背景灰度，通过灰度和图案来确定该位置对应的数值，依次获得仪表盘上每位的读数，获得最终的计量仪表的读数。
在当表计需要抄读的时候，摄像头依然拍照，而拍的照片实际上是以灰度、色彩或者图形的方式，取代了原有对数字0-9的判别，由于色彩间的差值都是可量化的，因此这样的识别成功率远高于原有仅靠数字字符作为是别的方式。
二、色彩滤光片
在实际的应用中，色彩、灰度和图形的识别会因为日光、灯光、环境光线的影响，会使得识别变得不准确。针对这些情形，在拍照的时候增加了数套颜色滤光片进行识别。
具体的说，结合图5，通过实验，在强烈的阳光下绿色的光线拍摄更为清晰、在光线差的区域红色的光线拍摄更为清晰，根据类似此类原理，在摄像头和被识别区域之间，加装了一套可旋转的彩色滤光片，在特殊的光线环境中，通过步进电机对色彩滤光片的选择，即可选择适合的颜色，而摄像头上的LED闪光灯同时在拍摄时发光，这样被识别区域就有又被赋予不同的颜色，这些颜色和字轮上被预定涂的颜色会发生叠加作用，成为新的颜色或图形，通过对新的颜色或图形的识别，可以抗环境光源对被识别字轮的影响。
结合图6，为本***的原理图。本发明的测量***包括摄像头、主控MCU芯片、存储模块、步进电机、色彩滤光片和通信模块。
可以看到，主控MCU芯片为本***核心芯片，当需要识别时，MCU发出信号，控制步进电机选择滤光片并拍照，拍照后，主控MCU芯片进行识别，并将识别出的读数通过通信模块发送给远程数据处理中心或设备。滤光片覆盖在摄像头的LED上，LED发射的光线经滤光片照射到计量显示区域。由于滤光片的作用，色彩发生了改变，而作为识别的比对的数据，存储在存储器中，一般由外部的flash。具体的识别方式为，色彩可被视为RGB即是代表红、绿、蓝三个颜色组成，这个是目前运用最广的颜色***之一。例如，红色滤光片采用的是正红色，其RGB色彩值为(255,0,0),当摄像头通过红色滤光片拍照后，字轮原始被预设的色彩被拍照后，红色部分理论增加了RGB(255,0,0)这个数值，当然实际中不会完全增加，需要通过实验得出事先标定得出。这里假设是全部增加到了255，那么在MCU处理中，只需要将原始数据叠加数值后运算后，即可完成新的识别，提升了抗干扰的能力和在不同场合应用的能力，和抗干扰能力。例如绿色在弱光下或白炽下会更加清晰，蓝色在强LED光源下能够抑制，当不清楚时放置滤片，还不清楚可以更换。在一个实施例中，根据使用环境设置一个固定的滤光片。在另一个实施例中可以设置多个滤光片，如果不清楚时通过步进电机驱动进行更换。同时如果出现了基于色彩类别和图案，或基于色彩强度和图案识别出的数值不同，则可以更换滤光片进一步识别，直至出现读数一致。在一个实施例中还包括了设置透明滤光片。
色彩滤光片不仅限于红黄蓝三种颜色，可根据现场环境配置不同的滤光片，只需校正色彩值算法即可实现不同的识别。
以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (10)

1.一种基于图像识别的读表方法，其特征在于，机械式计量仪表计量显示区域的数字0～9设置不同的背景颜色和/或背景图形，拍摄计量显示区域，通过背景颜色和/或背景图形识别出所述机械式计量仪表计量显示区域显示的数值。
2.如权利要求1所述的基于图像识别的读表方法，其特征在于，背景颜色为不同的色彩类别或强度。
3.一种基于图像识别的读表***，其特征在于，包括主控***和摄像头，所述摄像头采集机械式计量仪表计量显示区域的图像，并发送给主控***；所述机械式计量仪表计量显示区域数字0～9设置不同的背景颜色和/或背景图形；
所述主控***通过背景颜色和/或背景图形识别出所述机械式计量仪表计量显示区域显示的数值。
4.如权利要求3所述的基于图像识别的读表***，其特征在于，背景颜色为不同的色彩类别或强度。
5.如权利要求3或4所述的基于图像识别的读表***，其特征在于，还包括滤光片，覆盖在摄像头的LED上，LED发射的光线经滤光片照射到计量显示区域。
6.如权利要求5所述的基于图像识别的读表***，其特征在于，还包括步进电机；所述滤光片为多个，色彩类别各不相同；所述主控***控制步进电机驱动多个滤光片移动，选择多个滤光片之一覆盖在摄像头的LED上。
7.如权利要求6所述的基于图像识别的读表***，其特征在于，还包括存储模块存储多个滤光片的分别增加的色彩值，所述主控***根据所选择的滤光片，从存储模块获取该滤光片增加的色彩值，由图像获取色彩值，剔除滤光片增加的色彩值后，再通过背景颜色和/或背景图形识别出所述机械式计量仪表计量显示区域显示的数值。
8.如权利要求7所述的基于图像识别的读表***，其特征在于，所述主控***判断图像的清晰度，如果清晰度不满足要求，则控制步进电机更换滤光片。
9.如权利要求6所述的基于图像识别的读表***，其特征在于，所述滤光片包括蓝色、红色、黄色、绿色或透明滤波片。
10.如权利要求5所述的基于图像识别的读表***，其特征在于，所述主控***根据背景图形和背景颜色分别确定计量仪表的读数，如果背景图形和背景颜色确定出的数值不相同的情况，则控制步进电机更换滤光片。
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