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基于Hough变换的指针式水表识别系统的研究与应用

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基于Hough变换的指针式水表识别系统的研究与应用

作者：胡邦强电子科技大学

学位级别：硕士

随着我国城市化进程的加速,人们对居住环境要求也在不断提高,而供水服务中的传统人工抄表方式存在低效率、人工成本高、影响居民生活等诸多弊端,因此自动抄表系统已经引起了广泛的重视,本文从查阅资料和了解指针式仪表处理方法开始,对... 详细信息

随着我国城市化进程的加速,人们对居住环境要求也在不断提高,而供水服务中的传统人工抄表方式存在低效率、人工成本高、影响居民生活等诸多弊端,因此自动抄表系统已经引起了广泛的重视,本文从查阅资料和了解指针式仪表处理方法开始,对指针式水表自动识别进行了深入研究,并利用数字图像处理技术实现了嵌入式环境下的指针式水表的自动识别。本系统的硬件部分是基于S3C6410处理器的嵌入式平台,在软件设计中移植嵌入式Linux系统,并采用系统中V4L2标准接口设计指针式水表图像采集应用程序,实现图像的采集与存储功能。所采集的图像由于多方面因素导致质量不理想,需要对图像进行预处理,本文中预处理部分包括了图像尺寸调整、图像灰度化、图像增强和图像去噪,接着重点研究了指针回转中心的确定与指针提取与方向识别,并根据表盘读数的关联性,得到指针水表的读数。指针水表图像识别处理中的关键部分为子表盘圆心的定位,也就是指针回转中心的确定,本系统中子表盘定位所用到的方法是Hough变换,该变换是图像中识别几何图形的基本方法之一,本文在理解Hough变换的基础上,对其进行改进,提高了系统灵活性和表盘提取准确率。并且针对以往指针式水表读数识别中所出现的需要摆正水表正确读数方向、难以确定数量级与对应指针关系的问题,本文通过分析指针式水表表盘特征,利用子表盘的相对位置关系圆满解决了上述问题,对于所获取的表盘图像出现倾斜时,不需要对图像进行矫正而完成识别。与典型指针式仪表识别相比,指针式水表识别存在子表盘数量多、水表倾斜、光照不均匀等难点,根据系统测试结果,本文所完成的指针式水表识别系统具有灵活性强、可靠性好、准确率高等优点,为摄像式直读水表奠定了基础。

关键词：指针式水表 Hough 数字图像处理嵌入式Linux

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基于视觉的指针式水表读数装置

基于视觉的指针式水表读数装置

作者：刘慧沈阳工业大学

学位级别：硕士

近年来我国城市人口急剧增加,住宅建设规模迅速扩大,水表安装量随之大幅度增加。由此带来了如下一些问题:如住宅楼层较高抄表人员劳动强度明显加大;冒充抄表员私闯民宅作案事件时常发生;出于保护个人隐私,一些住户不愿意外人进入;抄表... 详细信息

近年来我国城市人口急剧增加,住宅建设规模迅速扩大,水表安装量随之大幅度增加。由此带来了如下一些问题:如住宅楼层较高抄表人员劳动强度明显加大;冒充抄表员私闯民宅作案事件时常发生;出于保护个人隐私,一些住户不愿意外人进入;抄表结果与住户读数不一致引起争端等。而且抄表过程中由于各种人为因素造成的水损是全部水损的主要部分,这关系到自来水公司的经济效益和国家水资源的合理利用,甚至会涉及到子孙后代的生存大计。为了改善目前这种落后的状况,本文介绍了一种以DSP芯片为核心并应用图像处理技术的指针式水表读数自动识别装置。通常图像处理系统选用专用图像处理芯片,如TI公司的6000系列芯片,这类芯片存储空间大且速度快,适用于图像处理,但芯片价格较高使电路成本大幅度提升。本系统采用图像截取方法仅采集对识别有用的图像信息,降低对处理器存储空间及处理速度的要求,可以使用低成本的处理器替代高成本处理器。系统使用模拟图像传感器采集指针式水表图像,通过Philips公司的视频解码器SAA7113H把该模拟图像数字化,由低成本的数字信号处理器TMS320VC5416对水表图像进行存储和识别处理,最终将识别结果和水表图像通过主动USB接口传输到U盘中。基于视觉的指针式水表读数装置的研究主要分为三个部分:水表图像的采集、水表读数的识别及识别结果和水表图像的传输。主要完成了该装置的软硬件设计,电路板的制作和整机调试。本文首先介绍了该装置的整体设计思想,然后分章节具体介绍了各个部分设计的技术细节和在系统中要实现的功能,最后为了完善本系统,提出了一些改进意见。

关键词：数字信号处理器指针式水表自动识别

基于深度学习的指针式水表读数检测与识别方法研究

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基于深度学习的指针式水表读数检测与识别方法研究

作者：赵经纬华南理工大学

学位级别：硕士

抄表是水务运营和管理部门的一项繁重而重要的工作。人工抄表方式费时费力。更换数字化测量表存在改造困难、价格昂贵等问题。基于计算机视觉技术,指针式水表读数识别是一种有效的替代方式,无需更换水表。其中,传统图像识别方法识别准... 详细信息

抄表是水务运营和管理部门的一项繁重而重要的工作。人工抄表方式费时费力。更换数字化测量表存在改造困难、价格昂贵等问题。基于计算机视觉技术,指针式水表读数识别是一种有效的替代方式,无需更换水表。其中,传统图像识别方法识别准确率不够高,速度不够快。而基于深度学习方法对其进行检测与识别的研究,受到了人们的关注。本文旨在研究基于深度学习的指针式水表读数检测与识别方法,主要工作包括:1、构建了涵盖实际应用场景的指针式水表数据库。其中包括:制定了一套针对现实场景中的指针式水表采集规范,可以用于检测与识别模型的训练;针对少数不规范的指针式水表图像,提出了一套针对水表图像规范化处理方法,包括旋转、切割等主要步骤,降低了采集工作量;为了有利于检测识别工作,针对指针式水表图像设计了一种基于指针方向区间判断的标注方法。2、提出了一种基于暗通道先验和DehazeNet的去除水表图像中灰尘和水雾的方法。该方法利用场景和水表类型信息,设计了一种针对水表场景中的大气光成分的计算方法;针对水表拍摄场景的特点,改进了水表场景透射率的计算方法;并采用暗通道先验计算过程进行去除灰尘和水雾。实验结果表明,去除灰尘水雾模型使得均值平均精度(mAP)提升0.012,错误率下降12.77%,验证了方法的有效性。3、针对指针式水表图像,提出了一种基于R-FCN的检测与识别方法,并构建了网络,实现对指针式水表读数检测与识别。其中包括特征提取模块、改进RPN模块、新增多尺度特征检测模块、改进分类模块、位置敏感的ROIPooling模块。在RPN模块增加了残差块结构,使得感兴趣区域的提取更加准确。在特征提取模块和分类模块之间新增了一个多尺度特征检测模块,通过对不同尺度特征学习,简化了后续检测识别的难度。分类模块融合了多尺度特征检测模块的结果,并增加了残差块结构,有效的提高了水表指针的检测和识别的准确率,并降低因网络层深而导致的准确率下降问题。实验结果表明,本文提出的检测识别模型比原始R-FCN模型平均均值精度提升0.024,达到0.906,错误率下降20.34%,再结合提出的去除水雾模型后平均均值精度达到0.918。本文提出的指针式水表检测与识别方法,实现了指针的精确检测与识别,与现有深度学习网络,以及性能较好的传统检测识别方法相比,在性能上和速度上具有明显优势。

关键词：深度学习指针式水表检测与识别灰尘与水雾 R-FCN

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指针式水表数据远传系统的研究

现代电子技术 2008年第10期31卷 61-63,66页

作者：苑玮琦刘慧沈阳工业大学视觉检测技术研究所辽宁沈阳110023

分析现有人工抄表方式及已有水表自动抄表系统存在的问题,提出一种低成本的基于视觉技术的指针式水表远传抄表系统的设计方案。该系统平时不需要供电,只是在抄表时才临时提供电源,具有节电功能且无数据累计误差;水表读数以图像方式保存... 详细信息

分析现有人工抄表方式及已有水表自动抄表系统存在的问题,提出一种低成本的基于视觉技术的指针式水表远传抄表系统的设计方案。该系统平时不需要供电,只是在抄表时才临时提供电源,具有节电功能且无数据累计误差;水表读数以图像方式保存,当出现问题时便于用户核对。采用图像截取方法仅采集对识别有用的图像信息,降低对存储空间及处理速度的要求,用较低成本的处理器替代高成本专用图像处理器,降低电路成本;根据采集的指针图像特点和指针式水表的结构特征,设计确定指针指向的算法,并将识别软件嵌入到硬件采集器中,在硬件采集器中实现指针式水表读数的识别。实验证其可应用性,对指针式水表数据远传系统的发展有重要意义。

关键词： DSP 指针式水表自动识别远传抄表系统

Hough变换的改进及其在指针式水表识别过程中的应用

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北京石油化工学院学报 2015年第1期23卷 58-64页

作者：李静张宁张岩时慧北京化工大学北京100029 北京石油化工学院北京102617 河北省计量监督检测院河北石家庄050000

在图像处理中,Hough变换广泛地应用于图像空间图形的检测,是从图像中识别几何图形的基本方法之一,但是其对于除直线之外的检测基本都会涉及3个甚至3个以上的参数,导致变换过程中所使用的存储空间大,计算时间长。针对传统Hough变换的算... 详细信息

在图像处理中,Hough变换广泛地应用于图像空间图形的检测,是从图像中识别几何图形的基本方法之一,但是其对于除直线之外的检测基本都会涉及3个甚至3个以上的参数,导致变换过程中所使用的存储空间大,计算时间长。针对传统Hough变换的算法缺点,提出一种改进的Hough变换算法,首先对原图像进行灰度化、滤波等图像预处理,然后结合图像的结构信息缩小变换像素点所处的范围,从而大大减少计算时间。进一步再将改进的Hough变换应用于图像特征提取,即圆和指针的提取。最后根据圆心连线与指针的角度来对指针的读数进行判别。

关键词：图像处理 Hough变换指针式水表角度判读