CN108460331B - 一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置及其识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置及其识别方法，属于仪器仪表及机器视觉领域，所述装置包括一圆柱体、一相机及控制相机的电路板，所述圆柱体与指针式仪表的仪表盘中心的连接转轴为一体，指针式仪表的指针尾部设于圆柱体上，所述相机设于指针式仪表的仪表盘边缘，所述圆柱体的外表面环绕一圈特征图案。本发明通过改变仪表内部结构而不改变仪表性能的情况下，利用机器视觉的方式，将仪表其它部分的图像与指针读数关联起来，达到识别仪表读数的目的，从而消除了指针式仪表从外部读数时受表盘环境的影响；使用简单的图像处理算法，即可完成指针式仪表读数的自动识别功能，提高了指针式仪表读数的识别精度。

Description

一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置及其识别方法

技术领域

本发明涉及的是仪器仪表及机器视觉领域，尤其涉及的是一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置及其识别方法。

背景技术

指针式仪表广泛应用于机械、医疗、军事、土木、化工等领域，如机车仪表，水电表、压力表等，能够实时指示***的运行状态。

指针式仪表具有数字式仪表不可替代的优点，即直观地反应变化量的趋势，如汽车仪表，可以直接根据指针摆幅和方向确定车速变化过程，一目了然，所以指针式仪表将长期存在而不被业界所淘汰。

指针式仪表一般通过两种方式读数：(1)直接人工读取表盘上的数据；(2)拍摄表盘图像进行处理获得数据。其中，方式(1)费时费力，受人为因素的影响，误差较大。方式(2)拍摄表盘的图像受摄像机摆放位置和角度、光照、表盘不干净等因素的影响，图像处理难度大，适应性差、算法通用性低。

目前大多数学者从图像处理的角度出发，通过改进表盘的图像处理算法得到更高的识别精度，如专利申请号为：201510066208.8，发明了一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别方法，它提出了基于概率分布图像的信息熵算法用于消除表盘边缘产生的阴影以及迭代优化算法确定表盘的中心，以此提高仪表读数识别精度。

指针式仪表通过改进图像处理算法提高识别精度存在一个问题，如果表盘不干净，环形刻度区域无法清晰地拍摄到，则通过图像读数会产生很大的误差甚至无法读数。所以从仪表外部拍摄的图像存在可以处理和无法处理两种情况，同理，人工读数也存在这个问题。因此，仅从改进图像处理算法的角度考虑如何对指针式仪表读数更精确的识别是不足的，还需要从仪表自身的角度去考虑。

针对上述两种方式都是从仪表外部读数，存在诸多缺点，因此，可以考虑从仪表内部拍摄图像。但是，仪表内部可使用的空间较少，若要拍摄包含仪表刻度的图像，相机一般有两种放置方法：(1)放置在仪表量程中间刻度线正对着的对端的环形边缘上，且镜头表面与表盘成一定的角度；(2)放置仪表盖的正中间，镜头表面朝向表盘并与表盘平行；对于方法(1)，相机上下可调整的高度较小，对焦距离太短导致拍摄的表盘很模糊，且透视变化大。对于方法(2)，相机位于表盘正上方的仪表盖上，控制相机的电路就需要从表盘上布线，不仅影响了仪表的外观，也不利于读数。因此，在仪表内部拍摄表盘刻度图像也是不可行的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置及其识别方法，以解决现有指针式仪表从外部读数存在的诸多缺点，旨在设计一种装置可以不受表盘环境因素影响，任何情况都可读取表盘读数。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置，包括一圆柱体、一相机及控制相机的电路板，所述圆柱体与指针式仪表的仪表盘中心的连接转轴为一体，指针式仪表的指针尾部设于圆柱体上，所述相机设于指针式仪表的仪表盘边缘，所述圆柱体的外表面环绕一圈特征图案，所述相机的镜头正对圆柱体的特征图案；通过拍摄特征图案，将特征图案与指针读数关联起来，达到识别仪表读数的目的。

进一步地，所述相机的光轴垂直于圆柱体的转轴，并且经过圆柱体的中心，使得圆柱体在图像中心成像，方便后续对图像的处理。

进一步地，所述圆柱体的大小与仪表读数的识别精度有关，确定圆柱体的大小是本发明的关键点之一，可以从仪表精度和转轴步进大小两个方面进行考虑，其中：

若从仪表精度方面考虑，则所述圆柱体的直径D满足：

式中，A为仪表精度，C为量程对应的角度(量程角度)，FOV为相机视野，M为相机的水平像素；

若从转轴步进大小方面考虑，则所述圆柱体的直径D满足：

式中，H为步进电机的步距角，S为步进电机的细分数，FOV为相机视野，M为相机的水平像素。

进一步地，所述圆柱体的直径需要根据实际需求进行设计，既不能太大也不能太小，太大既影响外观，其重量也影响性能，太小不符合设计原则，一般地该圆柱直径为4～9mm比较合适。

进一步地，所述特征图案为环绕圆柱体外周的一直角三角形和一组平行线，所述直角三角形的一条直角边与圆柱体的高平行，另一条直角边与圆柱体的底面/顶面圆周平行，所述平行线与圆柱体的底面/顶面圆周平行或垂直。

进一步地，所述特征图案为环绕圆柱体外周的锯齿状图案和与锯齿状图案的底面平行的平行线，所述锯齿的宽度对应仪表的大刻度，每个锯齿中包含区分其它锯齿的字符。

进一步地，所述平行线中的一条平行线与直角三角形的与圆柱体的底面/顶面圆周平行的直角边重合，或所述平行线中的一条平行线与锯齿状图案的底面所在的线重合。

本发明还提供了一种利用上述鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置进行读数识别的方法，步骤包括：

步骤S1：对相机进行标定，取图像中的某个固定点作为基准点，得到该点的像素坐标，分别拍摄0刻度和当前刻度时图像，并对图像进行校正；

步骤S2：提取图像中的特征图案的边缘像素，以标定的基准点做一条垂线，计算得到0刻度和当前刻度时对应的特征图案边缘与垂线交点之间的线段像素值；

步骤S3：根据0刻度和当前刻度时对应的特征图案的边缘线段像素值计算圆柱体转动角度；

步骤S4：由于圆柱体转动的角度等于指针转动角度，因此，可根据圆柱体转动的角度进行换算，获得当前刻度值。

进一步地，所述步骤S1中，校正包括图像的水平校正和透视畸变校正。

进一步地，所述步骤S1中，选择图像的中心点为基准点。

本发明相比较现有技术具有以下优点：本发明针对指针式仪表从外部读数的缺点，提供了一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置及其识别方法，该方法通过改变仪表内部结构而不改变仪表性能的情况下，利用机器视觉的方式，将仪表其它部分的图像与指针读数关联起来，达到识别仪表读数的目的，从而消除了指针式仪表从外部读数时受表盘环境的影响；使用简单的图像处理算法，即可完成指针式仪表读数的自动识别功能，提高了指针式仪表读数的识别精度。

附图说明

图1为鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置的立体结构图；

图2为鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置的侧面结构视图；

图3为鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置识别方法的步骤流程图；

图4为实施例1的特征图案展开图及其与过基准点直线的交点；

图5为实施例1的特征图像边缘交点像素值计算方法示意图；

图6为实施例2的特征图像展开图；

图7为实施例3的特征图像展开图；

图8为网格图；

图9为指针实际旋转2°，4°，10°，15°，20°，60°(从左到右)时的识别结果图；

图10为指针实际旋转为10°，30°，50°，70°，90°，110°，130°，150°，170°(从左到右)时的识别结果图。

具体实施方式

本发明提供了一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置，如图1所示，包括一圆柱体300、一相机200及控制相机200的电路板210，所述圆柱体300与指针式仪表的仪表盘100中心的连接转轴为一体，指针式仪表的指针尾部设于圆柱体300上，与圆柱体300同步转动，所述相机200设于指针式仪表的仪表盘100边缘，所述圆柱体300的外表面环绕一圈特征图案，所述相机200的镜头正对圆柱体300的特征图案；所述电路板210隐藏设于指针式仪表的仪表盘100下，也可以设于指针式仪表的其它部位。

如图2所示，所述相机200的光轴垂直于圆柱体300的转轴，并且经过圆柱体300的中心，使得圆柱体300在图像中心成像，方便后续对图像的处理。所述相机200的光轴也可以非垂直于圆柱体300的转轴安装，或者没有经过圆柱体300的中心，此时，拍摄的图像中透视畸变严重，可利用网格图像对圆柱体300图像进行校正，以消除透视畸变后再进行测量。

所述圆柱体300的大小与仪表读数的识别精度有关，确定圆柱体300的大小是本发明的关键点之一，下面分别从仪表精度和转轴步进大小两个方面进行考虑，确定圆柱体300的大小：

A、从仪表精度方面考虑：

假设仪表精度为A，量程为B，量程对应的角度称为量程角度C。一般的识别精度为仪表精度的3倍，即识别精度为A/3，则识别角度R的计算公式：

推导出：

R＝C*A/3 (2)

由图像知识可知，可识别的角度R在图像上至少需要一个像素来反映(不考虑亚像素的情况)，假设圆柱体300直径为D，相机200视野为FOV，相机200分辨率为M*N，则圆柱体300直径与仪表精度的关系为：

将式(2)代入式(3)推导出：

一般地工业用表精度等级为0.5～4级，根据式(4)制作了表1，其中表1罗列了以量程为210km/h的速度表0.5～2.5级的圆柱直径值。由表1可以看出，当量程、量程角度、相机200分辨率一定时，仪表精度越高，所需的圆柱体300直径越大，而且圆柱体300直径变化越大；当量程、量程角度、仪表精度一定时，相机200分辨率越大，所需的圆柱体300直径越小；因此，圆柱体300的直径需要根据实际需求进行设计，既不能太大也不能太小，太大既影响外观，其重量也影响性能，太小不符合设计原则，根据一些常见的机车仪表指针尾部设计，一般地圆柱体直径为14-20mm比较合适，直径越大，仪表读数识别精度越高。

表1：量程为210km/h的速度表0.5～2.5级的圆柱直径值

B、从转轴步进大小考虑

仪表中心转轴是直接关系到圆柱体300结构旋转的，转轴旋转的最小角度即指针旋转的最小角度在图像上至少需要一个像素来反映(不考虑亚像素的情况)。假设指针旋转的最小角度为E，圆柱体300直径为D，相机200视野为FOV，相机200分辨率为M*N，则圆柱体300直径与指针旋转角度的关系为：

推导出：

转轴的旋转角度与步进电机相关，一般地，步进电机旋转360度，指针旋转1度，指针旋转的最小角度与步进电机能步进的最小角度有关，假设步进电机的步距角为H，细分数S，则步进电机的最小步进角度H/S，由此可得：

将式(7)带入式(6)推导出：

根据式(8)制作了表2，由表2可以看出，当相机200分辨率和细分数一定时，步距角越小，所需的圆柱体300直径越大；当步距角一定时，相机200分辨率越大，所需的圆柱体300直径越小。

表2：根据仪表中心转轴步进大小确定的圆柱直径值

步距角°	细分数	相机200分辨率	视野mm	圆柱体300直径mm
					H	S	M*N	FOV	D
1.8	4	640*480	26	10.35
					1.5	4	640*480	26	12.42
1.2	4	640*480	26	15.53
					1.8	4	1280*960	35	6.97
1.5	4	1280*960	35	8.36
					1.2	4	1280*960	35	10.45

式(7)显示步距角与细分数的比值表示指针旋转的最小角度，表1和表2比较，表2中步距角与细分数的比值相当于表1中的识别角度，表1和表2计算的圆柱体300直径均为在相应的参数下，对于可识别的角度理论上能达到的最大精度。实际上，由于用一个像素表示角度的改变很难分辨，所以一般需要比理论计算的值大一点才能识别到相应的角度。

经过上述分析，从仪表精度和转轴步进大小考虑都可以设计出圆柱体300直径，但是从转轴步进大小考虑的情况下，存在一个问题，当转轴步进的最小角度肉眼很难识别到时，根据其设计圆柱体300直径意义不大，而且读数误差一般都与仪表精度有关，所以以下实施例均以仪表精度来设计圆柱体300直径。

已知一个圆柱体300，若整体都是相同的颜色且无任何其它特征，则人眼都无法辨别旋转的角度，更何况利用图像进行识别，所以如何将圆柱体300与指针读数对应起来也是本发明的关键点，本发明提出在圆柱体300上设计特征图案，通过识别0刻度和当前刻度时的特征图案，将特征图案与指针读数之间建立关联，达到识别仪表读数的目的，所述识别方法的流程如图3所示，包括以下步骤：

步骤S1：对相机200进行标定，获取图像中心像素坐标作为基准点，分别拍摄0刻度和当前刻度时图像，并对图像进行校正；

步骤S2：提取图像中的特征图案的边缘像素，以标定的基准点做一条垂线，计算得到0刻度和当前刻度时对应的特征图案边缘与垂线交点之间的线段像素值；

步骤S3：根据0刻度和当前刻度时对应的特征图案的边缘线段像素值计算圆柱体300转动角度；

步骤S4：由于圆柱体300转动的角度等于指针转动角度，因此，可根据圆柱体300转动的角度进行换算，获得当前刻度值。

下面结合具体实施例，对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

本实施例提供了一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置及其识别方法，所述识别装置的圆柱体300直径为D，相机200的光轴垂直于圆柱体300的转轴，并且经过圆柱体300的中心。

通过激光刻线或标签打印或薄膜印刷等方式，在圆柱体300的外周设置特征图案，本实施例的特征图案展开后如图4所示，为一直角三角形和一组平行线组合，其中，所述直角三角形的一条边与圆柱体300的高平行，另一条边与圆柱体300的底面圆周平行，直角三角形的斜率为K，所述平行线设于直角三角形下方，为与圆柱体300的底面圆周平行的两条平行线，两条平行线之间的距离为G。

基于上述特征图案，本实施例的识别方法包括以下步骤：

步骤S1：图像的预处理：

对相机200进行标定，得到图像中心点的像素坐标，直角三角形的与圆柱体300底面圆周平行的直角边和斜边组成的角的一端朝向相机200镜头，图像中心对准圆柱体300侧面中心，圆柱体300的上下底面平行于图像水平方向；当指针转动时，圆柱体300随之转动，其上的直角三角形也沿着圆柱体300高平行的方向转动；拍摄指针指向0刻度时和当前刻度时的图像；

校正图像，使图像中的平行线平行于图像的水平方向，以避免由于加工精度或装配误差导致的圆柱体300上的平行线与图像水平方向不平行。

步骤S2：图像边缘特征提取：

以标定的图像中心点为基准点生成一条过该基准点的垂线，此垂线与直角三角形相交于两个交点a和b，与平行线相交于两个交点c和d，计算ab两交点之间的线段像素值、cd两交点之间的线段像素值，

ab、cd两线段之间的像素值的计算方法，具体包括以下步骤：

①已知交点a处于三角形的斜边，交点b、c和d处于三条平行线上，以a交点为中心，作垂直于斜边的矩形，垂直于斜边的方向为矩形的长轴，以交点c为中心，作垂直于平行线的矩形，该矩形包含了b、c和d三个交点，垂直于平行线的方向为矩形的长轴，如图5所示；

②矩形校正：作图时，矩形可能不垂直于边缘，需要进行校正。在矩形内，首先进行边缘检测，得到边缘轮廓，然后计算轮廓上每一个像素点与轮廓相切的方向角度，最后对所有角度取平均得到边缘的方向角，利用该方向角校正矩形方形得到真正垂直于边缘的矩形；

③矩形校正完成后，在矩形内，沿着矩形中心线垂直于边缘的方向上，对每一个像素点位置，将垂直于长轴的矩形宽度内的所有图像灰度值求和取平均，得到一幅类似于方波的图形。图形横轴为沿着矩形中心长轴的像素坐标，纵轴为垂直于矩形长轴的矩形宽度内的灰度值均值。其中，低谷对应图像中的低灰度值，波峰对应图像中的高灰度值，由低谷到波峰或由波峰到低谷的位置即为边缘的位置，由于线条具有一定的宽度，所以存在两个边缘位置，对两个边缘点坐标取平均，得到线条中心的精确位置，根据以上方法，分别得到a、b、c、d四个交点的精确像素坐标值；

④根据a、b、c、d四个交点的精确像素坐标值计算ab两点的线段像素值，cd两点的线段像素值。

步骤S3：计算圆柱体300转动角度：

假设0刻度时，图像中ab两交点之间的像素值为Ia，cd两交点之间的像素值为Ib；当前刻度时，图像中ab两交点之间的像素值为Ic，cd两交点之间的像素值为Ib’；计算cd两交点之间像素值的平均值

已知三角形的斜率K和两条平行线之间的距离G，则每一个像素的尺寸为

则0刻度时ab两交点的距离值为P*Ia，转动后ab两交点的距离值为P*Ic，则圆柱体300转动的弧长L为：

L＝(P*I_c-P*I_a)/K (9)

圆柱体300转动的角度F为：

步骤S4：计算表盘刻度：

由于表盘刻度与角度的关系是已知的，圆柱体300转动的每一度角对应的表盘刻度为B/C,则圆柱体300与表盘刻度Z的关系为：

Z＝F*B/C (11)

类似地，在对特征图案进行设计的时候，两条平行线可以穿过三角形内部，两条平行线之间的距离已知；也可直接在圆柱体300外周设计一条与三角形底边平行的线段，三角形底边与该线段之间的距离已知(即平行线中的一条与三角形的底面重合)。

实施例2

本实施例的鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置及其识别方法，所述识别装置的圆柱体300直径为D，所述特征图案展开后如图6所示，为一直角三角形和两条垂直于直角三角形底边的平行线段组成，其中所述直角三角形的斜率为K，其一条直角边与圆柱体300的高平行，另一条边(底边)与圆柱体300的底面圆周平行，所述两条平行线段位于直角三角形内，其端点位于直角三角形的边缘上。

所述相机200的光轴垂直于圆柱体300的转轴，并且经过圆柱体300的中心。当指针在0刻度时，图像中心对应短的线段，旋转指针，使指针在某一位置时图像中心对应长的线段，获得两条线段之间旋转过的角度T。再以实施例1步骤S2提供的线段之间像素值的计算方法，获得两条平行线段的像素个数分别为Na，Nb，则每个像素转过的角度Q满足：

同实施例1，当指针转动到当前位置时，利用实施例1步骤S1图像预处理和步骤S2图像边缘特征提取后，以标定的图像中心为基准点，统计过该基准点的位于三角形内的线段的像素个数，假设当前时刻获得的线段像素个数为N′_b，则旋转过的角度F为：

最后，再根据式(11)将F换算成表盘刻度Z，即得到仪表的读数。

实施例3

本实施例提供的鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置及其识别方法，所述识别装置的圆柱体300直径为D，相机200的光轴垂直于圆柱体300的转轴，并且经过圆柱体300的中心。所述特征图案展开后如图7所示，为环绕圆柱体300外周的锯齿状图案和与锯齿状图案的底面所在直线平行的平行线，其中，锯齿的底面所在直线与圆柱体300的底面圆周平行，每个锯齿的宽度对应仪表的一个大刻度，每个锯齿的底面设有区分其它锯齿的字符，如字母或数字等，本实施例中使用字母来区分。

识别时，已知每个锯齿下字母与仪表大刻度的对应关系，每个锯齿的斜率K、宽度W、对应的刻度大小Y，平行线间的距离G，指针在0刻度时图像中心对准锯齿0刻度。测量时，依然是将图像中心作为基准点，其中，每一个像素的尺寸P如实施例1所述，满足：

拍摄一幅图像后，首先识别图像中心对应的锯齿下的字符，可知指针指向的大范围(Zl，Zr)。然后计算指针的精确指向，获取与锯齿相交的线段间的像素值Ic，则线段实际长度为P*Ic，指针对应的刻度Z计算公式如式(14)：

实施例4

本实施例提供的鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置及其识别方法，其中，所述识别装置的相机200的光轴与圆柱体300(300)的转轴非垂直安装，或者没有经过圆柱体300的中心。此时拍摄的图像中透视畸变严重，无法直接获取三角形中某一段的距离。

本实施例利用网格图像(网格法)对圆柱体300图像进行校正以消除透视畸变，然后再进行测量。

所述网格如图8所示，已知网格图像生成的影射图，利用该图像对随后所有摄像机拍摄的圆柱体300图像进行校正，校正后的图像等效为圆柱体300展开的平面图像，在平面图像上有四条线段，两条相交线，两条平行线，两条相交线对应的角即为三角形斜率的反正切值，然后根据该角度旋转平面图像，使平面图像看着与正对圆柱体300拍摄一样，最后，选择过三角形内部的某个点作为基准点，生成一条过该基准点的垂线。圆柱体300旋转前旋转后，该基准点的像素坐标保持一致，每次图像处理都是计算过该基准点的线段距离。校正后的图案消除了透视畸变，等同于相机200的光轴垂直于圆柱体300的转轴且经过圆柱体300的中心时拍摄的图像，后面的计算方式与前述实施例1-3的圆柱体300三角形与仪表指针指向刻度的对应关系相同。

下面以实施例1的方案进行两组实验，以验证识别精度，具体操作步骤如下：

已知实验材料：手动精密旋转台、分辨率为2592×1944的相机200OV5640、仪表指针、圆柱体300特征图案。已知仪表量程210、量程角度270°，仪表精度1.5％。根据仪表的精度，识别精度为仪表精度的3倍，允许的最大误差范围为1.05。

采用印刷的方式印刷了圆柱体300特征图案，将其粘贴在圆柱体300指针上，其中，平行线位于直角三角形的上方，为一组粗实线，所述粗实线的上下边缘组成一组平行线，粗实线的宽度为1mm，即为平行线之间的间距，用于标定像素尺寸。将指针固定在手动精密旋转台上，测试时，手动旋转精密旋转台，拍摄0刻度图像和旋转角度后的图像，与利用图像测量的角度进行比较。

实验1：如图9所示：图中第一行红色数字表示测量的当前图像与0刻度图像旋转的角度，第二行数字表示测量的当前刻度值，第三行数字表示测量的绝对误差，绝对误差为正数表示大于实际量程，为负数表示小于实际量程，第四行数字表示测量的相对误差。图中，与0刻度相比，实际旋转的角度分别为2°，4°，10°，15°，20°，60°，从图中的测量数值看，绝对误差的绝对值都小于1.05，符合识别精度为仪表精度3倍的要求。

实验2：同实验1的方式，实际旋转的角度分别为10°，30°，50°，70°，90°，110°，130°，150°，170°，结果如图10所示，从图中的测量数值看，绝对误差的绝对值都小于1.05，符合识别精度为仪表精度3倍的要求。

以上为本发明一种详细的实施方式和具体的操作过程，是以本发明技术方案为前提下进行实施，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。

Claims (9)

1.一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置的识别方法，其特征在于，所述鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置包括：一圆柱体(300)、一相机(200)及控制相机(200)的电路板(210)，所述圆柱体(300)与指针式仪表的仪表盘(100)中心的连接转轴为一体，指针式仪表的指针尾部设于圆柱体(300)上，所述相机(200)设于指针式仪表的仪表盘(100)边缘，所述圆柱体(300)的外表面环绕一圈特征图案，所述相机(200)的镜头面向圆柱体(300)的特征图案；

所述识别的方法步骤包括：

步骤S1：对相机(200)进行标定，取图像中的某个固定点作为基准点，得到该基准点的像素坐标，分别拍摄0刻度和当前刻度时图像，并对图像进行校正；

步骤S2：提取图像中的特征图案的边缘像素，以标定的基准点做一条垂线，计算得到0刻度和当前刻度时对应的特征图案边缘与垂线交点之间的线段像素值；

步骤S3：根据0刻度和当前刻度时对应的特征图案的边缘线段像素值计算圆柱体(300)转动角度；

步骤S4：将圆柱体(300)转动的角度换算成当前刻度值。

2.根据权利要求1所述的一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置的识别方法，其特征在于，所述圆柱体(300)的直径D满足：

式中，A为仪表精度，C为量程对应的量程角度，FOV为相机(200)视野，M为相机(200)的水平像素。

3.根据权利要求1所述的一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置的识别方法，其特征在于，所述圆柱体(300)的直径D满足：

式中，H为步进电机的步距角，S为步进电机的细分数，FOV为相机(200)视野，M为相机(200)的水平像素。

4.根据权利要求1所述的一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置的识别方法，其特征在于，所述圆柱体(300)的直径为14-20mm。

5.根据权利要求1所述的一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置的识别方法，其特征在于，所述特征图案为环绕圆柱体(300)外周的一直角三角形和一组平行线，所述直角三角形的一条直角边与圆柱体(300)的高平行，所述平行线与圆柱体(300)的底面/顶面圆周平行或垂直。

6.根据权利要求1所述的一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置的识别方法，其特征在于，所述特征图案为环绕圆柱体(300)外周的锯齿状图案和与锯齿状图案的底面平行的平行线，所述锯齿的宽度对应仪表的大刻度，每个锯齿包含区分其它锯齿的字符。

7.根据权利要求5-6任一所述的一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置的识别方法，其特征在于，所述平行线中的一条平行线与直角三角形的与圆柱体(300)的底面/顶面圆周平行的直角边重合，或所述平行线中的一条平行线与锯齿状图案的底面所在的直线重合。

8.根据权利要求1所述的一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置的识别方法，其特征在于，所述步骤S1中，校正包括图像的水平校正和透视畸变校正。

9.根据权利要求1所述的一种鲁棒的指针式仪表读数自动识别装置的识别方法，其特征在于，所述步骤S1中，选择图像的中心点为基准点。

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