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基于数字图像处理的指针式仪表读数技术研究.pdf
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基于数字图像处理的指针式仪表读数技术研究.pdf基于数字图像处理的指针式仪表读数技术研究.pdf基于数字图像处理的指针式仪表读数技术研究.pdf基于数字图像处理的指针式仪表读数技术研究.pdf基于数字图像处理的指针式仪表读数技术研究.pdf基于数字图像处理的指针式仪表读数技术研究.pdf基于数字图像处理的指针式仪表读数技术研究.pdf基于数字图像处理的指针式仪表读数技术研究.pdf
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摘 要
随着生产、生活需求的提高,目前,自动识别指针式仪表的读数成为人们的
一个研究热点。基于数字图像处理技术的指针式仪表读数识别是指针式仪表自动
检定的关键技术。Hough 变换是一种用于区域边界形状描述的方法,经典 Hough
变换常常被用于直线段、圆和椭圆的检测等等。
本文利用 Hough 变换检测直线的基本思想和算法,研究并基本实现了基于数
字图像处理的指针式仪表的读数自动识别。在获取指针式仪表的数字图像后,首
先对图像进行预处理,然后通过 Hough 变换准确、快速地识别出指针所在直线的
位置,最后利用指针位置和指示表读数的对应关系得到指示表的读数。实验结果
表明,该算法实现了指针式仪表的读数,有较高的精度。克服了人眼读数不固定,
易疲劳的的缺点,提高了效率。
关键字:数字图像处理 Hough 变换 读数识别 指针式仪表
I
Title
Research of pointer instrument reading recognition
based on digital image processing
Abstract
With the increasing of production and life demands,at present, the automatic
recognition of the pointer instrument become a hot topic in the research area. pointer
meter reading recognition based on digital image processing technology is the key
technology of the automatic verification of the pointer instrument . Hough transform
is a method which used to describe the shape of a domain boundary. The classical
Hough transform is most commonly used for the detection of regular curves such as
lines, circles, ellipses, etc.
This paper describes the basic principle and algorithm of the Linear Hough
transform,Research and basically achieved the automatic identification of pointer type
instrument readings , which is based on digital image processing .After obtaining the
pointer image , the computer first preprocess it, then recognizes the position of the
pointer accurately and quickly by Hough transform, finally gets the reading according
to the relation between the reading and the position of pointer. The experiment result
proves that the operator has higher precision,the algorithm to realize the pointer type
meter reading , the operator overcome eye reading is fixed improve efficiency.
Keywords Digital Image Processing Recognition of Reading Hough transform
Pointer type instrument
II
目 次
摘 要..............................................................I
Abstract...........................................................II
1 绪论.............................................................1
1.1 图像识别技术...............................................1
1.2 MATLAB 的简介 ..............................................4
2 图像预处理.......................................................7
2.1 图像灰度 ...................................................7
2.2 图像平滑 ...................................................9
2.3 图像二值化 ................................................12
2.4 边缘检测 ..................................................13
3 Hough 变换 ......................................................17
3.1 Hough 变换简介.............................................17
3.2 Hough 变换的控制原理和算法.................................17
3.3 基于 Hough 变换的指针式仪表识别算法 ........................19
3.4 Hough 变换检测直线的优缺点.................................21
4 总体实现和读数识别..............................................23
4.1 总体实现 ..................................................23
4.2 读数识别 ..................................................27
总 结.............................................................28
致 谢.............................................................29
主要参考文献.......................................................30
III
1 绪论
1.1 图像识别技术
50 年代末,图像识别技术开始出现,然后进入发展时期,计算机技术和微电
子技术的蓬勃发展和 20 年的研究发展,图像识别的多个学科的得到关注并已经
在研究和生产的很多领域得到广泛应用。
图像识别主要是通过计算机图像识别的物理信息的数量,从而取代人的脑力
劳动来解决问题,同时也帮助了人类处理了一些所不能解决的问题。伴随着计算
机技术和人工智能技术的突飞猛进没图像识别技术涉及越来越广泛和深入。而现
在图像识别技术早已体现在数学技术和机器智能上等范围了。
模式识别的一个重要分支就是图像识别。模式识别出现在 1920 年代,随着计
算机在 1940 年代的高速发展在这个模式识别很快发展成一个重要的学科。计算
机模式识别是我们经常讨论的模式识别能力。我们把一个具体的个人事情的观察
得出的时空分布信息称为模式 ,模式识别的任务是分类输入模式下 ,图像作为模
型,分类是一种特定的模式识别。图像识别不要求得到的输出是一个完整的画面,
但上述治疗后的图像的分割和描述中提取有效特征特定算法的句子分类。也就是
说,图像识别就是综合运用计算机视觉、模式识别、图像理解和其他学科的知识,
这些学科的发展带动着图像识别的发展。
图像识别的一个重要研究领域的计算机视觉,指针仪器简单、可靠、维护简
单,便宜,而且现在也大规模使用,例如各种各样的压力表。检测的准确性这种仪
器在生产和使用的研究领域的工业自动化、航空航天、深海勘探和国防建设,因
此受到的关注来自不同国家的科学家们已经被更广泛的研究,取得了一系列的进
步。结构简单,使用方便是指针仪表的优势,所以凭借此优点,它被电力、石油、
化工、自动化产业和其他产业广泛应用。但在生产过程中,使用指针仪表显示经
常阅读测试所有操作依赖手工观察。视觉技术的耗时和数字结合图像处理技术来
处理仪器显示图像 ,确定仪表的磁盘信息 ,降低成本和减少消费以实现仪器图像
识别测试自动化。
发展的数字图像处理的模式识别、计算机技术与人工智能理论、视觉技术已
经取得了很大的进步并已被广泛地应用在许多领域。视觉技术主要用于计算机模
1
拟人类视觉功能、提取信息从客观事物,处理和理解,并最终达到检测,测量和控
制。与持续发展的电子技术和数字图像处理技术、数字阅读指针的仪器已成为一
个热点的人们的应用程序。
1.1.1 数字图像处理技术发展简介
数字图像处理起源 1920 年代,当时最早的是从伦敦到纽约采用数字压
缩技术通过海底电缆传输了第一张数字照片。从那以后,从遥感等领域的
应用,使数字图像处理技术不断的受到重视并且得到了快速的发展。尤其
是在第三代计算机问世后,数字图像处理开始迅速发展并得到广泛的普遍
应用。
从那开始,人们开始学习计算机进而学习图像处理和图像信息,早在
1960 年,数字图像处理作为一门学科正式形成。早期的图像处理的目的是为了
提高图像的质量,人类自己受试,然后以提高人的视觉效果。但是输入的图像处
理的图像质量比较低的,输出是提高图像的质量,图像复原、增强、编码、压缩
等是常用的数字图像处理方法。
1972 年 EMI 公司工程师发明了 X 射线计算机断层扫描仪装置,它的作用是
用于头颅诊断,也就是我们常见的的 CT(Computer Tomograph)。CT 的基本方
法是,重新建立一些截面图像,主要依据头部的投影,通过计算机处理,称为图
像重建。1975 年 EMI 公司成功研制出全身用的 CT 装置,这这项技术的发明可
以获得了全身的部位,一种无侵入性的诊断技术最终获得了诺贝尔奖,贡献之大,
不言而喻。它是人类划时代的发明。与此同时,图像处理技术在很多应用领域广
受关注并且取得了重大的开拓性成就,比如航空航天、生物工程、医学工程、
工业检测、等,让图像处理成为一门吸引眼球、前途无限的新型学科。
随着图像处理技术的逐渐发展,数字图像处理在 1970 年代中期,随着计算
机技术和人工智能的研究和思考。数字图像处理开始向向更高、更深的方向迅
速发展。解释图像的计算机系统是人们开始研究的内容,有类似于人类认识外
面的世界,这称为图像理解或计算机视觉。使得图像处理技术取得了不少重要
的研究成果是很多的物力和人力投入到这项研究中的结果。其中最具代表性的成
果是 70 年代末视觉计算理论的提出,这一理论已成为计算机视觉领域在多年以
后的主导思想。图像的理解方法的研究图像中的理论已经提高了不少,但众所周
2
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