基于圖像處理的指針式儀表示數自動判讀算法研究

　　(1)以ROI_BW任一刻度線為起始，其中心點為P_s，刻畫待搜索區域，該區域為傾斜矩形，長和寬分別是w_s和h_s。

　　(2)使用基于LoG算子邊緣檢測的二值化方法對搜索區域進行二值化，再由P_s出發，沿過該點且與刻度線垂直的直線方向搜索相鄰的刻度線。

　　(3)標記搜索到的相鄰刻度線，記錄中心坐標、刻度線長度、與水平軸夾角，更新起始點P_s，刻畫新的待搜索區域繼續搜索。

　　(4)若沿某方向搜索不到新的刻度線，說明該方向搜索完畢，返回起始刻度線，轉換搜索方向繼續搜索標記至結束。

　　逐步搜索標記刻度線的實例如圖5所示，矩形框為搜索區域，兩個箭頭表示搜索方向。

3.2 刻度線排序

　　標記完所有刻度線后設置參考點，并結合已知儀表指針的旋轉方向將刻度線排序。參考點設置方法為：設兩個方向搜索到的末端兩條刻度線中心點分別是p₁(x₁, y₁)和p₂(x₂, y₂)，參考點坐標可設為，h是原圖像的高度。

3.3 讀數

　　通過計算針尖位置和參考點連線的斜率，可以確定針尖位于哪兩條刻度線之間，記這兩條刻度線的序號為n₁和n₂(n₂>n₁)，同時計算針尖到這兩條刻度線所在直線的距離為d₁和d₂，則讀數V的計算方法為：

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　　其中，S是儀表的量程，u是儀表的最小分度值，n'是搜索到的刻度線數目。

4 實驗及評價

　　為了驗證本文方法的準確性，測量了該公司214幅指針式儀表的圖像。定義誤差，其中V是本文算法的讀數，V'是肉眼讀數，將判讀結果列于表1。有5幅圖像由于光線太暗，導致無法正確標記刻度線;有85.05%的讀數誤差小于儀表最小分度值的5%，讀數誤差大于儀表最小分度值10%的僅4.20%，證明本文算法的準確率較高。

5 結論

　　(1)首先對圖像進行預處理增強，然后對圖像進行降采樣和二值化，之后進行旋轉投影提取出指針所在的區域。

　　(2)在指針兩端分割出兩塊區域，基于LoG算子邊緣檢測的二值化方法在子區域中篩選出針尖的區域，并對針尖定位。

　　(3)采用逐步搜索的方法標記刻度線，并對刻度線排序，從而實現示數讀數。

　　(4)判讀了214幅圖像的讀數，85.05%的讀數誤差小于儀表最小分度值的5%，讀數誤差大于儀表最小分度值10%的僅4.20%，證明本文算法的準確率很高。

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