CN110633620A - 指针式仪表刻度识别方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供的一种指针式仪表识别方法及电子设备，涉及图像处理领域，处理器对指针式仪表图像进行处理，获得指针式仪表图像中指针与刻度盘的交点，通过交点在刻度盘上的位置，确定出了实现了对指针式仪表的读数；相较于现有技术人工读数的方式，不仅减少了人工成本且提升了对指针式仪表的读数效率。而相较于现有技术中通过神经网络对指针式仪表图像进行读数时，需要大量的指针式仪表的样本图像，而本申请并不需要大量的样本，即可实现对指针式仪表图像中的指针指向的刻度数值的获取，从而提升了识别的效率。

Description

指针式仪表刻度识别方法及电子设备

技术领域

本申请涉及图像处理领域，具体而言，涉及一种指针式仪表刻度识别方法及电子设备。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的工业向着自动化的方向发展，在工业***中，对于一些已经投入运行较长时间的自动化设备的升级过程中，需要对安装于自动化设备上的指针式仪表的刻度进行读数，并将读数上传至工业***，以实现对自动化设备的升级。目前，对于自动化设备上的指针式仪表的刻度读数，主要是基于工作人员对采集的指针式仪表图像进行读数或者将采集的指针式仪表图像输入至预先训练完成的神经网络模型中进行读数。但是，通过工作人员对指针式仪表或者指针式仪表的图像进行读数需要大量的人工成本，且在读数时需要浪费大量的时间，造成读数效率不高。而利用预先训练完成的神经网络模型中进行读数时，则需要利用大量不同的指针式仪表图像对神经网络模型进行训练，而采集大量不同的指针式仪表图像将会浪费大量的时间，且当采集的指针式仪表图像较少时，则训练出的神经网络模型对指针式仪表图像中的读数将会不准确，也即，在利用神经网络对指针式仪表图像进行读数时，一方面需要的时间周期较长，另一方面由于样本的采集的不全面而使得对指针式仪表图像的识别效率较低。

综上，可以看出，现有技术在对指针式仪表进行读数时，存在读数较慢且读数效率较低的问题。

发明内容

本申请实施例在于提供一种指针式仪表识别方法及电子设备，其能够缓解读数较慢且读数效率较低的问题。

为了缓解读数较慢且读数效率较低的问题；本申请实施例采取的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供的一种指针式仪表识别方法，包括：

获取待识别的指针式仪表图像；

对所述指针式仪表图像进行处理，获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像；其中，所述部分刻度盘为所述指针所指向的刻度盘的部分区域；

基于所述指针图像和所述刻度图像，确定所述指针与所述部分刻度盘的交点；

基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值。

在本申请实施例中，处理器对待识别的指针式仪表图像进行处理，获得指针图像和刻度图像，并基于指针图像和刻度图像确定指针与部分刻度盘的交点，在通过确定交点在部分刻度盘上的位置获得指针在指针式仪表上指向的刻度数值。相较于现有技术人工读数的方式，不仅减少了人工成本且提升了对指针式仪表的读数效率；相较于现有技术中通过神经网络对指针式仪表图像进行读数时，需要大量的指针式仪表的样本图像；而本申请并不需要大量的样本，即可实现对指针式仪表图像中的指针指向的刻度数值的获取，从而提升了识别的效率。

结合第一方面的技术方案，在一种可能的实施方式中，对所述指针式仪表图像进行处理，获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像，包括：

对所述指针式仪表图像与所述指针式仪表参考图像进行像素值异或差值处理，以将所述指针式仪表图像中的指针和刻度盘分离，从而获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像；其中，所述指针式仪表参考图像中的指针指向位置与所述指针式仪表图像中的指针指向位置不同。

在本申请实施例中，指针式仪表参考图像中的指针指向位置与指针式仪表图像中的指针指向位置不同；因此，通过将指针式仪表图像与指针式仪表参考图像进行像素值异或差值处理即可实现将针式仪表图像中的刻度盘与指针分离，处理过程十分简单，可以提高对指针式仪表图像识别时的效率。

结合第一方面的技术方案，在一种可能的实施方式中，对所述指针式仪表图像进行处理，获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像，还包括：

对所述指针式仪表图像进行像素扫描，获得像素点分布区域的形状；

基于所述像素点分布区域的形状，获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像。

在本申请实施例中，还可以直接对指针式仪表图像进行像素扫描，根据像素点的分布区域形状，即可实现指针图像与刻度图像的分离，此过程无需指针式仪表参考图像，仅需一张待识别的指针式仪表图像即可实现，从而减少了对于样本图像的获取数量，提高了实用性。

结合第一方面的技术方案，在一种可能的实施方式中，通过以下步骤获得所述待识别的指针式仪表图像：

获取原始指针式仪表图像；

去除所述原始指针式仪表图像的边缘图像像素以及图像内的字符得到第一图像；

对所述第一图像进行图像灰度转换得到灰度图像；

对所述灰度图像进行黑白二值化像素处理，得到所述待识别的指针式仪表图像。

在本申请实施例中，通过对原始指针式仪表图像进行一定程度的预处理，从而减少了在对原始指针式仪表图像进行指针与刻度盘的分离时的干扰因素，且还可以减少处理器的处理量。而由于干扰因素较少，也使得对针式仪表图像的识别更加准确，也即，可以更为精准的获取针式仪表图像指针指向的刻度数值。

结合第一方面的技术方案，在一种可能的实施方式中，所述基于所述指针图像和所述刻度图像，确定所述指针与所述部分刻度盘的交点，包括：

将所述指针图像和所述刻度图像进行合并，并对其中的指针进行渲染处理，使得指针能够与部分刻度盘相交，确定所述指针与所述刻度盘的交点。

在本申请实施例中，仅通过对指针进行渲染处理，即可确定出指针与刻度盘的交点，进而获取指针指向的刻度数值，而指针与刻度盘的交点的确定过程十分简单，因此，提升了本申请的实用性。

结合第一方面的技术方案，在一种可能的实施方式中，所述基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值，包括：

将所述部分刻度盘的刻度范围分成N份，其中，N为大于1的整数，且每份均表征一个数值；

确定所述交点在所述N份中的第j份，其中，1≤j≤N；

获取所述第j份表征的数值，其中，所述第j份表征的数值为所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值。

在本申请实施例中，由于将刻度盘的刻度范围分成N份，通过确定交点在N份中的具体某份(也即，第j份)即可便捷的确定出在刻度盘上指向的刻度数值，进一步提高了实用性。

结合第一方面的技术方案，在一种可能的实施方式中，所述获取所述第j份表征的数值，包括：

基于式Y＝(θmax-θmin)×j/N，获得所述第j份表征的数值；

其中，Y为所述第j份表征的数值，θmax为所述部分刻度盘的刻度最大值，θmin为所述部分刻度盘的刻度最小值。

结合第一方面的技术方案，在一种可能的实施方式中，所述基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值，包括：

基于镜像算法确定所述部分刻度盘的中轴线；

分别对所位于所述中轴线两侧的刻度盘进行像素扫描，确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置；

基于所述交点在所述刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值。

在本申请实施例中，由于分别对中轴线两侧的刻度盘进行像素扫描，可以减少每次扫描时扫描的像素数量，使得对刻度盘进行像素时更加流畅，以提升对指针指向的刻度数值的读取速度。

结合第一方面的技术方案，在一种可能的实施方式中，分别对所位于所述中轴线两侧的刻度盘进行像素扫描，确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置，包括：

以所述部分刻度盘与所述中轴线的交界点为扫描起点按照逆时针方向对位于所述中轴线其中一侧的刻度盘进行像素扫描，并记录像素点的总个数，记为M，其中，M为大于等于1的整数；

判断所述交点是否存在于所述中轴线其中一侧的刻度盘上；

若是，则记录扫描到所述交点时所述像素点的个数，记为K，其中，K为正整数，且K≤M；

基于K和M的比例关系，确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置。

结合第一方面的技术方案，在一种可能的实施方式中，所述基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值，包括：

基于式Z1＝(θmed-θmin)×(M-K)/M，

其中，Z1为所述交点表征的刻度数值，θmin为所述部分刻度盘的刻度最小值，所述交界点处的刻度值θmed为所述交界点处的刻度值。

结合第一方面的技术方案，在一种可能的实施方式中，若所述交点不存在于所述中轴线其中一侧的刻度盘上时，所述方法还包括：

以所述部分刻度盘与所述中轴线的交界点为扫描起点按照顺时针方向对位于所述中轴线另一侧的刻度盘进行像素扫描，记录扫描到所述交点时所述像素点的个数，记为i，其中，i为正整数，且i≤M；

基于i和M的比例关系，确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置。

可以看出，在本申请实施方式中，仅有当交点不存在于中轴线其中一侧的刻度盘上时，才会对中轴线另一侧的刻度盘进行像素扫描，若交点存在于中轴线其中一侧的刻度盘上时，则无需对中轴线另一侧的刻度盘进行像素扫描。通过合理的安排对中轴线两侧的刻度盘进行扫描，可以减少数据的处理量，进一步提升了识别效率与实用性。

结合第一方面的技术方案，在一种可能的实施方式中，所述基于所述交点在所述刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值，包括：

基于式Z2＝θmed+(θmax-θmed)×i/M，

其中，Z2也为所述交点表征的刻度数值，θmax为所述刻度盘的刻度最大值。

结合第一方面的技术方案，在一种可能的实施方式中，所述部分刻度盘的形状为弧形。

第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如上述第一方面所述方法中的步骤。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本申请实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本申请实施例一提供的一种指针式仪表刻度识别方法的流程示意图；

图2是本申请实施例二提供的再一种指针式仪表刻度识别方法的流程示意图；

图3是本申请实施例三提供的一种电子设备的结构示意图；

图4是本申请实施例四提供的一种对原始指针式仪表图像处理的示意图；

图5是本申请实施例四提供的一种待识别的指针式仪表图像处理的示意图；

图6是本申请实施例四提供的一种刻度图像的示意图；

图7是本申请实施例四提供的一种指针式仪表的图像的变换示意图；

图8是本申请实施例四提供的一种指针式仪表的图像的另一变换示意图；

图9是本申请实施例四提供的一种指针式仪表的图像的又一变换示意图；

图10是本申请实施例四提供的一种指针与部分刻度盘的交点位置获取示意图；

图11是本申请实施例四提供的一种指针与部分刻度盘的交点位置确定示意图；

图12是本申请实施例四提供的一种扫描并累加刻度像素数量的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例一

请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种指针式仪表刻度识别方法的流程图，包括：

步骤S110：获取待识别的指针式仪表图像。

在本申请实施例中，处理器通过有线传输或者无线传输的方式获取设置在工业***中的摄像装置对待识别的指针式仪表进行拍摄的图像；当然，处理器获取的也可以是对指针式仪表录取的视屏，此时，待识别的指针式仪表图像即为视屏中的某一个具体时刻的指针式仪表图像。指针式仪表图像中可以包含有完整的刻度盘以及指针，以提高后续对指针式仪表图像进行识别的准确性。

步骤S120：对所述指针式仪表图像进行处理，获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像；其中，所述部分刻度盘为所述指针所指向的刻度盘的部分区域。

在本申请实施例中，当获取完指针式仪表图像之后，会对指针式仪表图像进行处理以识别出包含针式仪表的指针的指针图像和包含指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像；如：可以根据指针式仪表图像中的像素点分布情况分别获得指针图像和刻度图像，将指针式仪表图像中像素点集中且形状呈现为“曲线”的一部分连续像素点进行保留，其余部分的像素点进行删除，即可获得刻度图像；而将指针式仪表图像中像素点集中且形状呈现为“直线”的像素点进行保留，其余部分的像素点进行删除，即可获得指针图像。

步骤S130：基于所述指针图像和所述刻度图像，确定所述指针与所述部分刻度盘的交点。

当获得包含针式仪表的指针的指针图像和包含指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像之后，也即可以区分指针式仪表图像中指针与部分刻度盘；此时可以将所述指针图像和所述刻度图像进行合并，获得指针仪表图像；其中，所述指针仪表图像中包含有所述指针和所述部分刻度盘。对针仪表图像中的指针进行渲染，当指针渲染至与部分刻度盘交接时；此时，指针与部分刻度盘的交接点即为所述交点。

在本申请实施例中，当指针与部分刻度盘相交时，由于交点处的像素值与指针其它部分的像素值不同。因此在对指针进行渲染时，若某个点的像素值出现变化，则表征此时指针与部分刻度盘已经接触了，而像素值出现变化的点即为交点。需要说明的是，由于在具体实施方式中，由于渲染的参数可以更改，因此，每次对指针像素的扩散可能很大，进而会出现某个区域的像素值出现变化，则交点也可以是像素值出现变化的区域。而交点在刻度盘上的位置可以表征指针与刻度盘的位置关系，如：当交点在部分刻度盘的中间部分时，则表征此时指针的指向是部分刻度盘中间区域的位置，当交点在部分刻度盘的边缘位置时，则表征此时指针的指向是刻度盘边缘区域的位置。

当然，在具体实施方式中，也可以用其他方式确定出交点；例如，计算出部分刻度盘上的每一个像素点与指针一端的端部的距离，得出部分刻度盘上距离指针一端的端部最短的一个像素点，而该像素点可以表征为指针与部分刻度盘的交点。如该像素点在部分刻度盘的中间部分，则表征此时指针的指向是部分刻度盘中间区域的位置。其中，由于大部分的指针是呈锥形的，指针一端的端部指代的可以是指针靠近刻度盘的一端，也就是呈锥形的锥部，也即像素点较少的一端。

步骤S140：基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值。

在本申请实施例中，当交点确定之后，即可根据交点在部分刻度盘上的位置以及部分刻度盘的刻度范围，确定出指针指向的刻度数值。如：当部分刻度盘的刻度范围是50-100，指针与部分刻度盘的位置关系为“指针指向部分刻度盘的中间位置”；显然指针指向的刻度数值为75。

可以看出，在本申请实施例中，处理器对待识别的指针式仪表图像进行处理，获得指针图像和刻度图像，并基于指针图像和刻度图像确定指针与部分刻度盘的交点，在通过确定交点在部分刻度盘上的位置获得指针在指针式仪表上指向的刻度数值。相较于现有技术人工读数的方式，不仅减少了人工成本且提升了对指针式仪表的读数效率；相较于现有技术中通过神经网络对指针式仪表图像进行读数时，需要大量的指针式仪表的样本图像；而本申请并不需要大量的样本，即可实现对指针式仪表图像中的指针指向的刻度数值的获取，从而提升了识别的效率。

作为一种可实施的方式，步骤S120(对所述指针式仪表图像进行处理，获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像)，具体可以为：

对所述指针式仪表图像与所述指针式仪表参考图像进行像素值异或差值处理，以将所述指针式仪表图像中的指针和刻度盘分离，从而获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像；其中，所述指针式仪表参考图像中的指针指向位置与所述指针式仪表图像中的指针指向位置不同。

在本申请实施例中，指针式仪表参考图像中也可以包含有完整的刻度盘以及指针；指针式仪表参考图像中的指针指向位置与待识别的指针式仪表图像中的指针指向位置不同。如：刻度盘的刻度范围为0-100时，则指针式仪表参考图像中的指针指向的刻度数值可以是“0”，待识别的指针式仪表图像中的指针指向的刻度数值可以是“50”。

而由于在本申请实施例中指针式仪表参考图像中的指针指向位置与待识别的指针式仪表图像中的指针指向位置不同，进而指针式仪表参考图像中指针的像素与待识别的指针式仪表图像中指针的像素不同，但指针式仪表参考图像中的刻度盘的像素与待识别的指针式仪表图像中刻度盘的像素相同。因此，在对待识别的指针式仪表图像与指针式仪表参考图像进行像素值异或差值处理时，若相同的像素值进行保留，则仅有刻度盘会保留，从而获得刻度图像；若相同的像素值进行删除时，则刻度盘将会被删除，而指针由于指向不同，因此会被保留，从而获得了指针图像。

可以看出，在本申请的此实施方式中，仅通过两张不同的指针式仪表图像即可获得指针图像以及刻度图像，并可基于指针图像以及刻度图像确定待识别的指针式仪表图像中的刻度盘与指针的位置关系，而现有技术在利用神经网络进行处理时，需要大量的图像样本对神经网络的模型进行训练，且需要对图像进行多层公式计算以获得刻度盘与指针的位置关系。可以看出，相较于现有神经网络对于指针式仪表图像的识别方式，本申请实施例中的方案不仅简化了对于指针式仪表图像处理的步骤，且在无需对大量的样本学习，实用性更高。

在本申请实施例中，为了更好的获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像，以使对指针式仪表图像的读数更加准确，所述指针式仪表图像为经过以下步骤处理后获得的：

获取原始指针式仪表图像，去除所述原始指针式仪表图像的边缘图像像素以及图像内的字符得到第一图像。

由于对指针式仪表图像进行拍摄时，指针式仪表中的存在标志或者将周围的物体也一起拍入了，进而可能出现无法对指针式仪表图像进行识别或对指针式仪表图像识别困难的情况。因此，在本申请实施例中可以先行去除原始指针式仪表图像的边缘图像像素，以减少拍入的周围的物体对指针式仪表图像进行识别的干扰；以及去除原始指针式仪表图像内的字符，以减少指针式仪表中存在标志对指针式仪表图像进行识别的干扰。

由于在具体实施方式中，摄像头的拍摄方向和指针式仪表的位置关系是相对确定的，因此，可以提前设置指针式仪表的区域边缘，将指针式仪表的区域边缘外的图像删除或者每次仅截取指针式仪表的区域边缘内的图像。如：当指针式仪表的横截面形状为圆形时，可以提前设置指针式仪表的中心范围半径，在每次拍摄完指针式仪表图像之后，自动截取出指针式仪表的中心范围半径内的图像。当然，此处仅是举例说明，并不起限定作用，在具体实施方式中，也可用其他方式去除指针式仪表的中心范围半径外的图像。而由于在指针式仪表的表盘内常常会有商家设置的商标、厂家名称等，可以提前设置商标、厂家名称等的位置，在指针式仪表图像中即可以将这些位置的像素进行删除。

对所述第一图像进行图像灰度转换得到灰度图像，对所述灰度图像进行黑白二值化像素处理，得到所述待识别的指针式仪表图像。

在本申请实施例中，由于通过摄像头拍摄的图像是彩色的图像，因此，在若直接对彩色的指针式仪表图像进行识别时，处理器处理的数据量较大，从而影响对于指针式仪表图像的识别速度。而将彩色的指针式仪表图像进行灰度转换得到灰度图像时，此时，处理器是对黑白的指针式仪表图像进行识别时，处理器处理的数据量较小，从而提高了对指针式仪表图像进行识别时的速度。

进一步地，本实施例通过对灰度图像进行黑白二值化像素处理之后，将进一步减少在对指针式仪表图像进行处理时处理器处理的数据量，进一步提升了对指针式仪表图像进行识别时的速度。

在具体实施方式中，为了更进一步提高在对指针式仪表图像进行识别的速度以及识别的准确性，在对灰度图像进行黑白二值化像素处理之前，可以对灰度图像进行去噪处理、亮度调节以及边缘锐化。去噪处理可以去除指针式仪表图像中的噪声点像素，减少了干扰；亮度调节可以对图像增强像素明暗对比，边缘锐化是对像素点进行加粗后，采用边缘提取算子对指针式仪表图像的边缘进行突出，可以看出，亮度调节以及边缘锐化均可以提高对指针式仪表图像进行识别的效率。

需要说明的是，在本申请实施例中的指针式仪表参考图像也可以是经过上述图像处理过程之后获得的，以提高指针式仪表图像与指针式仪表参考图像进行像素值异或差值处理时的准确性，进而可以提高对指针式仪表图像的读数的准确性。

实施例二

接下来在实施例一的基础上，更详细介绍如何对指针式仪表图像中指针指向的刻度数值进行获取。请参阅图2，作为一种可实施的方式，步骤S140：(基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值)，具体可以为：

步骤S141：将所述部分刻度盘的刻度范围分成N份，其中，N为大于1的整数，且每份均表征一个数值。

为了更好的解释本申请提供的思想，部分刻度盘为刻度盘的全部进行举例说明。在本申请实施例中，可以按照刻度盘的刻度规格将刻度范围分成N份，但划分的方式并不进行限定，仅需能够使划分出的每一份均能表征一个刻度数值即可。如：若刻度盘是扇形的刻度盘，且刻度盘中相邻的两个刻度之间的刻度值之差是相同的，则可以将刻度盘的刻度范围平均分成的N份；若刻度盘中相邻的两个刻度之间的刻度值之差不相同的，则可以将刻度盘的刻度范围按照一定比列关系分成N份(指数式的指针式仪表盘)。为了说明书的简洁，下面实施例均以刻度盘是扇形的刻度盘，且刻度盘中相邻的两个刻度之间的刻度值之差是相同的指针式刻度盘进行举例说明，以更好的理解本申请提供的方案。

步骤S142：确定所述交点在所述N份中的第j份，其中，1≤j≤N。

在本申请实施例中，在将刻度盘的刻度范围分成N份时，可以对N份中的每一份进行标号，标号的顺序为1至N；然后对分别按照1至N的顺序为每一份进行像素扫描，直至到扫描到交点存在与某一份时，停止扫描，获取存在交点的一份的标号，记为j。当然，在具体实施方式中，进行标号的顺序可以与刻度盘中的刻度值由小至大的顺序相同。但是在本实施方式中，对标号的顺序并不进行限定，也可使用其它方式对N份中的每一份进行标号，不同的标号只要能表征不同的刻度数值即可。

步骤S143：获取所述第j份表征的数值，其中，所述第j份表征的数值为所述指针在所述部分刻度盘上指向的刻度数值。

由于将不同的标号可以表征不同的数值，进而在获取到交点所处的标号后，即可确定出该份表征的刻度数值，该刻度数值也即指针指向的刻度数值。例如，当标号的顺序可以与刻度盘中的刻度值由小至大的顺序相同时，可以基于式Y＝(θmax-θmin)ⅹj/N，获得所述第j份表征的数值；其中，Y为所述第j份表征的数值，θmax为所述刻度盘的刻度最大值，θmin为所述刻度盘的刻度最小值。

作为一种可实施的方式，步骤S140：(基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值)，具体也可以为：

基于镜像算法确定所述部分刻度盘的中轴线；分别对所位于所述中轴线两侧的刻度盘进行像素扫描，确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置；基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述部分刻度盘上指向的刻度数值。

换言之，在本实施方式中，预先使用镜像算法将刻度盘沿中轴线分成两部分，在分别对两部分进行扫描，判断指针的指向(也即交点)在刻度范围较大的一部分还是在刻度范围较小的一部分；然后根据第二交点在刻度范围较大的一部分或者刻度范围较小的一部分中的具***置，确定指针在所述刻度盘上指向的刻度数值。

在本实施例的该实施方式中，由于将刻度盘沿中轴线将刻度盘分成了两份，然后分别对均分成的两份指针式仪表图像进行识别，以获取交点的具***置，进而使得处理器每次仅处理指针式图像的一半像素点，减小了处理器每次的处理量；进而减小了处理器的处理压力，进而提升了处理过程中的流畅度。

在本申请实施方式中，可以按照如下方式确定部分刻度盘的中轴线：

预先获取部分刻度盘的中心点，然后以任意一条线穿过该中心点的直线为中心线，将中心线两端的像素进行差异比较，若两端的像素相同，则该中心线为中轴线；若不同，则判断具体那端还存在有多余的像素，则将中心线以中心点为基点向存在多余像素的一端旋转预设的角度，直至中心线两端的像素相同为止。其中，预设的角度可以根据实际需要进行设定，例如：可以为1°、2°、5°等；两端像素相同指代的并不是完全相同，而是两端像素的像素差小于预设的差值范围是均可认为是两端像素相同，如：两端像素仅相差1个像素点或者2个像素点，当然在具体实施方式中预设的差值也可以是X个像素点，X为正整数，并根据实际需要确定X的值即可。当然，在具体实施方式中，也可以使用其它方式确定出中轴线，在此并不进行限定。

接下来从如何“分别对中轴线两侧的刻度盘进行像素扫描，确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置”进行详细介绍，以更好的理解本申请实施例提供的思想。

作为一种可实施的方式，分别对所位于所述中轴线两侧的刻度盘进行像素扫描，确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置，包括：

以所述部分刻度盘与所述中轴线的交界点为扫描起点按照逆时针方向对位于所述中轴线其中一侧的刻度盘进行像素扫描，并记录像素点的总个数，记为M，其中，M为大于等于1的整数；

判断所述交点是否存在于所述中轴线其中一侧的刻度盘上；

若是，则记录扫描到所述交点时所述像素点的个数，记为K，其中，K为正整数，且K≤M；

基于K和M的比例关系，确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置。

在本实施方式中，可以基于式Z1＝(θmed-θmin)ⅹ(M-K)/M确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置。其中，Z1为所述第二交点表征的刻度数值，θmin为所述刻度盘的刻度最小值，所述交界点处的刻度值θmed为所述交界点处的刻度值。

当交点不存在于所述中轴线其中一侧的刻度盘上时，所述方法还包括：

以所述刻度盘与所述中轴线的交界点为扫描起点按照顺时针方向对位于所述中轴线另一侧的刻度盘进行像素扫描，记录扫描到所述交点时所述像素点的个数，记为i，其中，i为正整数，且i≤M；

基于i和M的比例关系，确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置。

由于在本申请实施例中将刻度盘均分成了两部分，两部分的像素点的个数是相同的，均为M。进而可以基于式Z2＝θmed+(θmax-θmed)ⅹi/M确定交点在所述刻度盘上的位置。其中，Z2也为交点表征的刻度数值，θmax为所述刻度盘的刻度最大值。

在本申请实施例中，由于拍摄位置、仪表的摆放角度等因素的影响，使得进行识别或者像素扫描的指针式仪表图像并不是端正的图像，使得扫描方向的可能是各个方向。因此，为了简化对刻度盘扫描的方式，在确定刻度盘的中轴线之后，若中轴线不在竖直方向，可以将中轴线旋转至竖直方向，同时刻度盘应当与中轴线保持同步旋转，以确保中轴线在竖直方向时，仍将刻度盘均分成两部分。此时，则可以以中轴线为分界线，分别对中轴线两端的刻度盘进行像素的扫描，而扫描的方向可以相同，如：可以直接从上到下进行扫描、从下到上进行扫描。具体举例说明：若刻度盘的θmed在θmax和/或θmin的上方，且采取从上至下的扫描方式，则Z1＝(θmed-θmin)ⅹ(M-K)/M；Z2＝θmed+(θmax-θmed)ⅹi/M；采取从下至上的扫描方式，则Z1＝(θmed-θmin)ⅹK/M，Z2＝θmed+(θmax-θmed)ⅹ(M-i)/M。

实施例三

可选地，请参阅图3，图3为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图，电子设备可以包括：至少一个处理器210，例如CPU，至少一个通信接口220，至少一个存储器230和至少一个通信总线240。其中，通信总线240用于实现处理器与摄像装置或者设备与摄像装置的直接的连接通信。其中，本申请实施例中设备的通信接口220用于与其他节点设备进行信令或数据的通信(如设备与摄像装置)。存储器230可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器230可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。存储器230中存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器210执行时，电子设备执行上述图1所示方法过程。

可选地，在本申请实施例还提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时运行上述实施方式(实施例一和实施例二)中的步骤。

实施例四

本申请实施例四采用上述实施例一中的指针式仪表刻度识别方法，指针式仪表通过固定的拍摄设备对指针式仪表进行拍摄，并对拍摄到的原始指针式仪表图像进行识别以得到该指针式仪表的刻度进行举例说明。需要说明的是，由于拍摄设备和指针式仪表位置相对固定，因此可以获得表盘中心范围半径及表盘的中心位置，并将指针式仪表图像中的商标、厂家等表盘上与刻度图像和指针无关的文字、符号所在位置设置为目标位置，且所述指针式仪表的最小刻度对应的最小读数为θ_min、最大刻度对应的最大读数为θ_max。

具体的，在采用实施例一中的方法对拍摄设备采集到的原始指针式仪表图像时，具体的识别方式如下：

第一步，请参阅图4，获取所述拍摄设备对当前需要读取读数的指针式仪表进行拍照，获得原始指针式仪表图像后，依次采用去除仪表边缘、去除文字、灰度图像转换、去噪、亮度调节、边缘锐化以及二值化处理得到待识别的指针式仪表图像，具体的处理过程如下：去除仪表边缘为去除仪表边缘的图像像素得到表盘中心范围半径内的图像，具体根据拍摄设备和指针式仪表位置相对固定以及提前设置的表盘的中心位置截取所述指针式仪表图像对应在表盘中心范围半径内的图像，从而去除圆周边缘图像像素；去除文字具体为去除表盘中心范围半径内的图像中的文字得到清洁图像，具体根据拍摄设备和指针式仪表位置相对固定以及提前设置的商标、厂家等表盘上与刻度图像和指针无关的文字、符号的位置对对应在表盘中心范围半径内的图像的目标位置进行去除得到清洁图像；灰度图像转换为将该清洁图像进行灰度转换得到灰度图像以提高处理速度；去噪具体为对该灰度图像进行去噪处理以提高识别细节；亮度调节具体为对去噪处理后的图像进行亮度调节以提高识别细节以增强像素的明暗对比度；边缘锐化具体为将进行亮度处理后的图像进行边缘锐化处理以将亮度处理后的图像中的像素点加粗后，采用边缘提取算子对图像的边缘进行突出，从而提高识别细节；二值化具体为对锐化处理后的图像进行黑白二值化处理。经过上述的处理过程，以得到能够供镜像识别算法进行识别的待识别的指针式仪表图像，且该待识别的指针式仪表图像为只包含了部分刻度盘和指针的黑白像素构成的图像。

第二步，请参阅图5对所述待识别的指针式仪表图像中的指针与部分刻度盘分离，具体的方式为，获取与待识别的指针式仪表图像的指针读数不同的参照仪表图像，将该参照仪表图像与所述待识别的指针式仪表图像进行异或的差值处理，以实现将上述两张图片中像素值相同的保留，不同则去除置为白色，得到包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的刻度半圆的刻度图像，以及包括所述指针式仪表图像中的指针的指针图像。

第三步，通过镜像算法确定刻度图像中表盘对称中轴线，请参阅图6，图6中的a图为端正的图像，b图为由于拍摄位置、仪表摆放角度等因素影响存在倾斜的情况，由于获取的仪表图像不一定是端正的图像(即左右对称、表盘中间刻度位于图片垂直中线)，因此需要将刻度图像校正为端正图像，即找到图像的对称中心点之后旋转到端正位置。将只有刻度图像的图像经过以下镜像算法找到对称中轴：具体查找对称中轴的过程如下，首先，以所述刻度图像的当前垂直中线为轴，进行左右像素镜像对称的差异比较(其中，当刻度图像的左右像素对称无差异，则左右像素差异在阈值范围内，且当前图像为刻度图像的端正位置，得到刻度图像在端正位置处时需要旋转的旋转角度)，当像素镜像对称的存在差异，则请按照图7，将图7中的a图的刻度图像顺时针将中轴线旋转一个小的角度σ(例如，5度)得到图7中的b图，然后以图7中的b图的中轴线左右图像进行镜像对称的差异比较，如果左右像素对称，没有变化(像素差异在阈值范围内)，说明当前图像已经为刻度图像的端正位置，若还存在差异，将请参照图8，将图8中的a图(其中，图7中的a图即为图7中的a图)的刻度图像逆时针将中轴线旋转一个小的角度σ(例如，5度)得到图8中的c图，然后以图8中c图中轴线左右图像进行镜像对称的差异比较，若还不能达到左右像素镜像对称，则可以参照图9(图9仅示出了将刻度图像按照顺时针方向多次旋转后达到左右像素镜像对称)所示，分别将刻度图像顺时针和逆时针以角度σ的倍数依次增大的方式进行中轴线旋转，然后以中轴线左右图像进行镜像对称的差异比较，(如果左右的像素对称，没有变化(像素差异在阈值范围内)，说明当前图像已经为刻度图像的端正位置),如果存在差异则继续旋转和镜像比较，直至刻度图像顺时针和逆时针旋转到90度，且左右像素差异在阈值范围内，则说明当前图像已经为刻度图像的端正位置处的图像，且由图8中的a图旋转至端正位置处的图像需要旋转的旋转角度即为角度σ与对应的倍数的乘积。通过以上步骤，可以找到刻度图像的对称中轴线，然后可以将包含刻度半圆和指针的图像按照需要旋转的旋转角度旋转至端正位置。

第四步，将包含刻度半圆和指针图像的图像旋转至端正后，识别出指针读数，具体的，请参阅图10由于之前已经获得仅包括指针的指针图像，因此可以区分待识别的指针式仪表图像中的指针和刻度半圆。将包含刻度半圆和指针的待识别的指针式仪表图像按照上述获得的需要旋转的旋转角度旋转至端正后，将指针图像在的指针端部进行边缘像素扩展，直至接触到刻度图像，从而确定指针指向刻度半圆的交界点：判断交界点是否位于中轴线，若是，则说明当前指针指向一半刻度的位置，当前读数为仪表的中间值

若判断结果为否，则请参阅图11，若交界点位于中轴的左侧或右侧，则截取交界点所在的半个刻度图像，并对截取的半个刻度图像，自顶向下，自左至右，扫描并累加刻度像素数量，直到遇到指针交界点，请参阅图12，且得到的第一累加像素数为X；然后清零继续扫描并累加刻度像素数量，直至扫描结束累加到的第二累加像素数为Y，当指针交界点所在区域为左侧区域，则指针刻度为当指针交界点所在区域为右侧区域，则指针刻度为通过上述过程，以完成对指针式仪表的刻度识别。

综上，本申请实施例提供的一种指针式仪表识别方法及电子设备，处理器通过对获取的第一指针式仪表图像进行识别，即可确定出第一指针式仪表图像中的指针的指向在刻度盘上的刻度数值，而无需通过人工方式进行识别，减少了人工成本，提高了识别效率。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，笔记本电脑,服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种指针式仪表刻度识别方法，其特征在于，包括：

获取待识别的指针式仪表图像；

对所述指针式仪表图像进行处理，获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像；其中，所述部分刻度盘为所述指针所指向的刻度盘的部分区域；

基于所述指针图像和所述刻度图像，确定所述指针与所述部分刻度盘的交点；

基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述指针式仪表图像进行处理，获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像，包括：

对所述指针式仪表图像与指针式仪表参考图像进行像素值异或差值处理，以将所述指针式仪表图像中的指针与刻度盘分离，从而获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像；其中，所述指针式仪表参考图像中的指针指向位置与所述指针式仪表图像中的指针指向位置不同。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述指针式仪表图像进行处理，获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像，还包括：

对所述指针式仪表图像进行像素扫描，获得像素点分布区域的形状；

基于所述像素点分布区域的形状，获得包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的指针的指针图像和包含所述指针式仪表图像中指针式仪表的部分刻度盘的刻度图像。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤获得待识别的指针式仪表图像：

获取原始指针式仪表图像；

去除所述原始指针式仪表图像的边缘图像像素以及图像内的字符得到第一图像；

对所述第一图像进行图像灰度转换得到灰度图像；

对所述灰度图像进行黑白二值化像素处理，得到待识别的指针式仪表图像。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述指针图像和所述刻度图像，确定所述指针与所述部分刻度盘的交点，包括：

将所述指针图像和所述刻度图像合并，并对其中的指针进行渲染处理，使得指针能够与部分刻度盘相交，确定所述指针与所述刻度盘的交点。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值，包括：

将所述部分刻度盘的刻度范围分成N份，其中，N为大于1的整数，且每份均表征一个数值；

确定所述交点在所述N份中的第j份，其中，1≤j≤N；

获取所述第j份表征的数值，其中，所述第j份表征的数值为所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取所述第j份表征的数值，包括：

基于式Y＝(θmax-θmin)×j/N，获得所述第j份表征的数值；

其中，Y为所述第j份表征的数值，θmax为所述部分刻度盘的刻度最大值，θmin为所述部分刻度盘的刻度最小值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值，包括：

基于镜像算法确定所述部分刻度盘的中轴线；

分别对所位于所述中轴线两侧的刻度盘进行像素扫描，确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置；

基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，分别对所位于所述中轴线两侧的刻度盘进行像素扫描，确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置，包括：

以所述部分刻度盘与所述中轴线的交界点为扫描起点按照逆时针方向对位于所述中轴线其中一侧的刻度盘进行像素扫描，并记录像素点的总个数，记为M，其中，M为大于等于1的整数；

判断所述交点是否存在于所述中轴线其中一侧的刻度盘上；

若是，则记录扫描到所述交点时所述像素点的个数，记为K，其中，K为正整数，且K≤M；

基于K和M的比例关系，确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值，包括：

基于式Z1＝(θmed-θmin)×(M-K)/M，

其中，Z1为所述交点表征的刻度数值，θmin为所述部分刻度盘的刻度最小值，所述交界点处的刻度值θmed为所述交界点处的刻度值。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，若所述交点不存在于所述中轴线其中一侧的刻度盘上时，所述方法还包括：

以所述部分刻度盘与所述中轴线的交界点为扫描起点按照顺时针方向对位于所述中轴线另一侧的刻度盘进行像素扫描，记录扫描到所述交点时所述像素点的个数，记为i，其中，i为正整数，且i≤M；

基于i和M的比例关系，确定所述交点在所述部分刻度盘上的位置。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于所述交点在所述部分刻度盘上的位置，确定所述指针在所述指针式仪表上指向的刻度数值，包括：

基于式Z2＝θmed+(θmax-θmed)×i/M，

其中，Z2也为所述交点表征的刻度数值，θmax为所述部分刻度盘的刻度最大值。

13.根据权利要求1-12任一项所述的方法，其特征在于，所述部分刻度盘的形状为弧形。

14.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如权利要求1-13任一所述方法中的步骤。

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