針對(duì)基于機(jī)器視覺的指針式壓力表校驗(yàn)系統(tǒng)，給出了一種采用幀差分法和角度法自動(dòng)識(shí)別指針儀表讀數(shù)的方案，并且為了解決殘缺指針區(qū)域的質(zhì)心偏移問題提出了一種利用區(qū)域極值點(diǎn)確定指針質(zhì)心的方法。首先基于霍夫圓檢測(cè)進(jìn)行表盤中心定位和表盤分割；然后采用三幀差分法檢測(cè)指針區(qū)域，并從其八方向極值點(diǎn)中選擇最接近指針區(qū)域最小外接矩形對(duì)角頂點(diǎn)的兩點(diǎn)來定位指針質(zhì)心；最后連接指針質(zhì)心和表盤中心以計(jì)算指針偏轉(zhuǎn)角度和識(shí)別讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于區(qū)域極值點(diǎn)的指針質(zhì)心定位可以簡單有效地修正殘缺指針區(qū)域質(zhì)心偏移，整體方案能夠較準(zhǔn)確地識(shí)別指針式壓力表讀數(shù)。

1.引言

指針式模擬儀表仍然以其低成本和高可靠性等優(yōu)勢(shì)占盡管數(shù)字化和智能化是儀表行業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，據(jù)一定市場(chǎng)。但是在對(duì)指針儀表進(jìn)行出廠前檢驗(yàn)和周期性校驗(yàn)時(shí)，傳統(tǒng)的人工方式效率低下，而且勞動(dòng)力成本的日益提高也增加了生產(chǎn)經(jīng)營壓力。然而隨著計(jì)算機(jī)和攝像設(shè)備性能的提升和價(jià)格的降低，基于機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)儀表進(jìn)行自動(dòng)校驗(yàn)變得可行且有效'所以作為影響整體檢驗(yàn)和校驗(yàn)性能的核心技術(shù)，指針儀表讀數(shù)自動(dòng)識(shí)別受到了很多關(guān)注。本文面向?qū)嶋H需求設(shè)計(jì)了一套用機(jī)器視覺方法對(duì)某指針式氣體密度繼電器的壓力示數(shù)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別的方案。

指針儀表讀數(shù)識(shí)別的關(guān)鍵在于指針檢測(cè)，現(xiàn)有的方法包括直線擬合法M、幀差法、Hough直線檢測(cè)法、中心投影法、表盤圖像特征法以及對(duì)這些方法的綜合。本方案所面向的儀表指針較短而且不直接與表盤中心相連，因此直線擬合方法并不適用。而在本文所針對(duì)的實(shí)際校驗(yàn)系統(tǒng)中，每個(gè)儀表都要經(jīng)過10個(gè)不同壓力值的測(cè)試，每測(cè)試一個(gè)壓力值校驗(yàn)平臺(tái)就捕捉一幀對(duì)應(yīng)該數(shù)值的儀表監(jiān)控圖像，這樣一個(gè)儀表對(duì)應(yīng)著10幅背景相同但是指針偏轉(zhuǎn)不同的圖像。因此本方案采用了一種幀間求差方法，即基于前后幀差分檢測(cè)指針區(qū)域并提取其質(zhì)心，然后將質(zhì)心與表盤中心連線以確定指針偏轉(zhuǎn)角度，從而使用角度法識(shí)別讀數(shù)。在基于幀差法進(jìn)行指針檢測(cè)時(shí)，如果指針與表盤刻度線有重疊，檢測(cè)到的指針區(qū)域會(huì)出現(xiàn)殘缺，按照傳統(tǒng)方法提取到的質(zhì)心會(huì)存在偏差。為了解決這個(gè)問題，本文提出了一種利用指針區(qū)域八方向極值點(diǎn)尋找質(zhì)心的簡單方法，該方法既可以修正指針質(zhì)心偏移又能避免對(duì)殘缺指針區(qū)域進(jìn)行修復(fù)性擬合。

2.系統(tǒng)整體方案

如圖1所示，整體讀數(shù)識(shí)別方案包括表盤定位、表盤分割、指針檢測(cè)、質(zhì)心提取和讀數(shù)識(shí)別5個(gè)主要組成部分。

表盤定位：基于Hough圓檢測(cè)用第一個(gè)測(cè)試值對(duì)應(yīng)幀來定位表盤圓環(huán)中心點(diǎn)和刻度線中間校準(zhǔn)點(diǎn)。

表盤分割：以檢測(cè)到的表盤中心為圓心，根據(jù)表盤尺寸比例從測(cè)試值對(duì)應(yīng)幀中切割出適合指針檢測(cè)的環(huán)形區(qū)域。

指針檢測(cè)：采用三幀差法進(jìn)行指針檢測(cè)，得到包含測(cè)試值所對(duì)應(yīng)指針區(qū)域的二值圖像。

質(zhì)心提取:對(duì)包含指針區(qū)域的二值圖像做連通區(qū)域檢測(cè)，獲取指針區(qū)域的極值點(diǎn)并計(jì)算其質(zhì)心。

讀數(shù)識(shí)別:先連接表盤中心點(diǎn)和刻度線中間校準(zhǔn)點(diǎn)得到刻度基準(zhǔn)線，然后將測(cè)試值對(duì)應(yīng)的指針質(zhì)心和表盤中心進(jìn)行連接，根據(jù)連線與基準(zhǔn)線的夾角識(shí)別讀數(shù)。

3.表盤定位和分割

3.1表盤定位

雖然自動(dòng)校驗(yàn)平臺(tái)有固定儀表的裝置，但是不能保證每個(gè)被測(cè)儀表的位置完全相同，所以需要對(duì)表盤進(jìn)行定位以提高精度。在對(duì)每個(gè)儀表進(jìn)行多值測(cè)試時(shí)，只需用第一個(gè)測(cè)試值所對(duì)應(yīng)的圖像進(jìn)行一次初始化定位，后續(xù)測(cè)試時(shí)可以直接使用該定位結(jié)果。如圖2所示，確定表盤位置主要依賴兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):表盤中心點(diǎn)和刻度線的中間校準(zhǔn)點(diǎn)。校準(zhǔn)點(diǎn)用于確定刻度線的中線位置，為后續(xù)讀數(shù)識(shí)別提供參照。

首先基于Hough變換檢測(cè)圓形得到表盤外圓圓心和半徑，該圓心即為表盤中心O。根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)，刻度線中間校準(zhǔn)點(diǎn)和表盤中心的距離相比于外圓半徑的比例是一定的。為了避免表盤下半部分文字的干擾，可以利用該比例對(duì)表盤進(jìn)行半圓弧切割以得到校準(zhǔn)點(diǎn)所在的上半圓弧區(qū)域。然后對(duì)切割區(qū)域進(jìn)行二值化處理和連通域檢測(cè)，可以獲得校準(zhǔn)點(diǎn)區(qū)域信息，再通過取校準(zhǔn)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)坐標(biāo)的均值來定位質(zhì)心N。在最終的讀數(shù)識(shí)別環(huán)節(jié)，就以表盤中心O和該校準(zhǔn)點(diǎn)質(zhì)心N的連線ON(所對(duì)應(yīng)的讀數(shù)為0.4)作為基準(zhǔn)參照線。

3.2表盤分割

儀表表盤的中心位置有空洞而且有零件顯現(xiàn)，在指針轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，這部分區(qū)域的變化給指針檢測(cè)帶來了很大干擾。所以在檢測(cè)指針之前根據(jù)表盤尺寸比例以前面檢測(cè)到的表盤中心為圓心對(duì)其進(jìn)行了環(huán)形切割，只保留適合檢測(cè)的表盤區(qū)域。如圖3所示，分割后的表盤背景簡單，干擾較少。這樣可以避免對(duì)圖像進(jìn)行去噪處理，既能提高效率又能提高系統(tǒng)的可靠性。

4.指針檢測(cè)和質(zhì)心提取

4.1指針檢測(cè)

在對(duì)儀表的10個(gè)測(cè)試值對(duì)應(yīng)幀進(jìn)行分割提取后，基于三幀差法用每個(gè)測(cè)試值前后兩個(gè)測(cè)試值對(duì)應(yīng)幀減去當(dāng)前測(cè)試值對(duì)應(yīng)幀。求差操作使得無變化的背景區(qū)域變?yōu)榈拖袼刂�，而前后參考幀的指針區(qū)域本身也為黑色(低像素值），所以在求差結(jié)果中只有當(dāng)前數(shù)值對(duì)應(yīng)的指針區(qū)域變?yōu)楸肀P背景像素值(高像素值)。假設(shè)第n個(gè)被測(cè)數(shù)值對(duì)應(yīng)的分割后圖像為In，其前后測(cè)試值對(duì)應(yīng)參考圖像為1和In+1(當(dāng)n=1時(shí)，n-1定義為10當(dāng)n=10時(shí)n+1定義為1)，前后兩次求差結(jié)果分別為：

dback=In-1-In(1)

dforward=In+1-In(2)

為了提高可靠性，對(duì)兩次求差所得結(jié)果進(jìn)行二值化處理并做邏輯與運(yùn)算得到顯示當(dāng)前值指針區(qū)域的二值化圖像:

d=bw(dback)Hbw(dLwaJ(3)

其中bw()代表二值化處理。由于圖像背景簡單，本方案選擇以固定閾值進(jìn)行二值化。

圖4給出了某儀表的指針檢測(cè)結(jié)果，為了方便顯示和節(jié)省空間，這里將10個(gè)檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的二值圖像進(jìn)行疊加并對(duì)圖像求反以保證背景為白色。可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)某個(gè)測(cè)試值對(duì)應(yīng)指針落在表盤刻度線或者數(shù)字位置上時(shí)，檢測(cè)到的指針區(qū)域會(huì)留下前后參考幀的刻度線或者數(shù)字印跡，即指針區(qū)域出現(xiàn)殘缺。接下來采用先膨脹后腐蝕的閉運(yùn)算來初步修復(fù)殘缺指針，圖4(b)顯示了進(jìn)行閉運(yùn)算處理后的結(jié)果。

4.2質(zhì)心提取

在得到代表測(cè)試值對(duì)應(yīng)指針區(qū)域位置信息的二值化圖像后，可以通過連通域檢測(cè)來獲取區(qū)域信息，并計(jì)算區(qū)域質(zhì)心以對(duì)其進(jìn)行定位。從圖4可以看出，盡管閉運(yùn)算可以初步修復(fù)殘缺指針，這些指針區(qū)域仍然存在缺角或者邊緣不連貫的現(xiàn)象。傳統(tǒng)方法取區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)的坐標(biāo)平均值來當(dāng)作區(qū)域質(zhì)心坐標(biāo)，當(dāng)指針區(qū)域出現(xiàn)殘缺時(shí)使用這種方法會(huì)使質(zhì)心偏移而影響識(shí)別精度。最直接的修正區(qū)域質(zhì)心的方式是采用最小外接矩形或者橢圓來包絡(luò)區(qū)域，然后用外接形狀的中心作為其質(zhì)心。但是這些方法需要進(jìn)行多次擬合，效率不高。

如圖5所示，本文根據(jù)指針區(qū)域是近似矩形的先驗(yàn)知識(shí)，從指針區(qū)域的八方向極值點(diǎn)中篩選最接近指針區(qū)域最小外接矩形對(duì)角頂點(diǎn)的兩點(diǎn)，然后取這兩點(diǎn)的中點(diǎn)作為質(zhì)心。詳細(xì)算法如下：

對(duì)指針檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)二值圖像進(jìn)行連通域檢測(cè)，得到10個(gè)指針區(qū)域Rn，n=1，2，...，10。

如圖5(a)和圖5(b)所示，在指針區(qū)域Rn內(nèi)的所有點(diǎn)中，尋找該區(qū)域上、下、左和右4條邊界上的點(diǎn)。按順時(shí)針順序取區(qū)域在各邊界上的起點(diǎn)和終點(diǎn)組成區(qū)域八方向極值點(diǎn)集合，并按上左、上右、右上、右下、下右、下左、左下和左上的順序排列。如果區(qū)域在某邊界上的極值點(diǎn)恰好只有一個(gè)，視該點(diǎn)為起點(diǎn)和終點(diǎn)的重合并進(jìn)行重復(fù)提取。這樣保證每個(gè)區(qū)域都有8個(gè)極值點(diǎn)，記為P，i=1，2，…，8。

將各個(gè)卩免按順時(shí)針順序連接，得到勾勒出區(qū)域輪廓的8條線段，兩個(gè)重合極值點(diǎn)構(gòu)成的線段長度為0。記從第i點(diǎn)出發(fā)的線段為h=PiP，i=1，2，…，8。當(dāng)i<7時(shí)，，=i+1，當(dāng)i=8時(shí)，線段18的末端點(diǎn)為Pi。因此對(duì)j的取值用下式進(jìn)行轉(zhuǎn)換：

j=f(i+1)=(i+1)mod8+1{((i+1)mod8)==0}x8(4)其中mod代表模運(yùn)算。而1{}代表指示函數(shù)：當(dāng)((i+1)mod8)==0”條件成立時(shí)取值為1，不成立時(shí)取值為0。這樣既能保證i=8時(shí)j取值為1，又能防止i=7時(shí)j的結(jié)果被模8運(yùn)算設(shè)置為0。

如圖5(c)所示從所有I!中選擇最長的線段lk：

lk=PkPf(k+1)(5)

其始端點(diǎn)為Pk，末端點(diǎn)為Pf(k+1)，該線段方向是指針長軸方向的概率最大。則最長邊lk后的第4條線段為其鏡像邊I\:

廠k=PfOk+4)Pf(k+5)(6）

其按順序連線

圖5指針質(zhì)心提取示意圖

最長極值點(diǎn)連線的鏡像

和第(3)步一樣，這里需要對(duì)k+1、k+4和k+5進(jìn)行公式(4)所示的轉(zhuǎn)換以保證其取值是[1，8]內(nèi)的整數(shù)。如果所有l(wèi)中的最長邊有多個(gè)，則取其鏡像邊最長的情況，如果鏡像邊也都一樣長則取k最小的組合。記Pk為點(diǎn)A，Pf(k+1)為點(diǎn)B，

Pf(k+4)為點(diǎn)C，Pf(k+5)為點(diǎn)D。

在最長邊AB兩端點(diǎn)和鏡像邊CD兩端點(diǎn)間做對(duì)角連線，此時(shí)較長對(duì)角連線的兩端點(diǎn)最接近區(qū)域最小近外接矩形的對(duì)角頂點(diǎn)，取這兩端點(diǎn)的中點(diǎn)作為第n個(gè)指針的估計(jì)質(zhì)心Mn。

該算法通過兩次篩選，在指針缺角或者有邊緣凹陷時(shí)可以獲取理想指針區(qū)域的近似質(zhì)心，從而起到修正作用，而且避免了尋找區(qū)域外接形狀所需的擬合操作。

5.讀數(shù)識(shí)別

在得到指針區(qū)域的近似質(zhì)心后，連接表盤中心O和指針區(qū)域Rn的質(zhì)心Mn，以O(shè)Mn和3.1節(jié)中所得基準(zhǔn)線ON的夾角為依據(jù)來識(shí)別該指針的讀數(shù)。如圖6所示，在計(jì)算夾角時(shí)將以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系縱軸正半軸作為參照，分別計(jì)算ON相對(duì)于縱軸正半軸的偏轉(zhuǎn)角度和OMn相對(duì)于縱軸正半軸的偏轉(zhuǎn)角度，再將兩者求差得到OMn相對(duì)于ON的偏轉(zhuǎn)角度。本文統(tǒng)一定義偏轉(zhuǎn)角度的取值在[-n，n]之間，且逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)角度為負(fù)，順時(shí)針偏轉(zhuǎn)角度為正。

其始端點(diǎn)為Pf(k+4)，末端點(diǎn)為Pf(k+5)

圖像坐標(biāo)系以圖像左上角點(diǎn)為原點(diǎn)且坐標(biāo)向右向下遞增，這與以O(shè)為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系有所不同。為了進(jìn)行直觀表示，這里首先對(duì)O、N和質(zhì)心點(diǎn)Mn進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)化，假設(shè)O點(diǎn)的原坐標(biāo)為（x。，yO)，任一Q點(diǎn)原坐標(biāo)為(xe，yQ)，則Q點(diǎn)轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)為：

xQ=xQ-xO(7)

yQ=-(yQ-yc)(8)

經(jīng)過變換，o點(diǎn)的坐標(biāo)變?yōu)椋?，0)，以o為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)坐標(biāo)向右向上遞增。圖6和后續(xù)章節(jié)中的xN、yN、xM。和yMn分別代表變換后的N點(diǎn)和質(zhì)

心Mn的橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)。圖6僅給出了N點(diǎn)落在以O(shè)為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系第二象限時(shí)，指針質(zhì)心Mn落在各個(gè)象限的情況。

在儀表被固定后，其校準(zhǔn)點(diǎn)N相對(duì)于縱軸正半軸只會(huì)有小范圍左右偏轉(zhuǎn)，即N點(diǎn)落在以O(shè)為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系第一象限或第二象限，此時(shí)yN均為非負(fù)。ON相對(duì)于縱軸正半軸的偏轉(zhuǎn)角度可以定義為：

aON=arCtan(XN)，yN>0(9)

N在第一象限時(shí)xN為正，角度為正，ON相對(duì)于縱軸正半軸順時(shí)針偏轉(zhuǎn)；N在第二象限時(shí)Xn為負(fù)，角度為負(fù)，ON相對(duì)于縱軸正半軸逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)。

而指針質(zhì)心Mn可能落在以O(shè)為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系的各個(gè)象限。當(dāng)Mn落在第一象限或者第二象限時(shí)，和N點(diǎn)一樣OMn相對(duì)于縱軸正半軸的偏轉(zhuǎn)角度定義為：

(aOM=arctan(xM~M)，yM>0(10）

當(dāng)Mn點(diǎn)落在第三象限時(shí)arctan(xM/yM)為正且代表OMn與縱軸負(fù)半軸的夾角。此時(shí)OMn相對(duì)于縱軸正半軸逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，所以考慮到角度定義的正負(fù)將其與縱軸正半軸的偏轉(zhuǎn)角度定義為：

a3OM=-(兀-arctan(M~M》，xM<0，yM<0(11)

nnnnn

同理，當(dāng)Mn點(diǎn)落在第四象限時(shí)arctan(xMn為負(fù)且其絕對(duì)值代表OMn與縱軸負(fù)半軸的夾角，則OMn相對(duì)于縱軸正半軸的偏轉(zhuǎn)角度定義為：

a4OM=兀+arctan(xM!yM)，xM>0，yM<0(12)

nnnnn

這樣OMn相對(duì)于ON的偏轉(zhuǎn)角度為：

Pn=aOMn-aON(13)

且OMn相對(duì)于ON逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)時(shí)角度為負(fù)，反之為正。而ON對(duì)應(yīng)的讀數(shù)為0.4，整個(gè)儀表讀數(shù)范圍是1且圖2(a)所示的刻度區(qū)域圓弧對(duì)應(yīng)的角度y為已知參數(shù)，所以O(shè)Mn對(duì)應(yīng)的讀數(shù)為：

vom,=0.4+凡/Y(14)

6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

最后基于MATLAB對(duì)整體方案進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)與測(cè)試，采集到的圖像尺寸調(diào)整為531x800，圓檢測(cè)時(shí)的二值化閾值為0.5，指針檢測(cè)時(shí)的二值化閾值為0.3，閉運(yùn)算處理中的膨脹和腐蝕均選用3x3大小的方形結(jié)構(gòu)元素。在質(zhì)心提取階段，還采用了區(qū)域點(diǎn)坐標(biāo)平均法和最小外接矩形法與本文所提出的方法進(jìn)行對(duì)比。在用最小外接矩形對(duì)指針區(qū)域進(jìn)行包圍時(shí)，直接使用了文獻(xiàn)的算法，它是目前較為通用的快速尋找區(qū)域最小外接矩形的方法。

本文采用Hough變換進(jìn)行表盤外圓檢測(cè)和定位，后續(xù)操作非常依賴于該檢測(cè)結(jié)果。為了說明基于Hough變換進(jìn)行表盤外圓檢測(cè)的有效性，圖7給出了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果示例，圖中虛線為檢測(cè)到的表盤外圓�？梢钥闯觯ㄟ^Hough圓檢測(cè)能夠獲得理想的外圓輪廓，這從直觀上說明了采用Hough變換對(duì)表盤外圓進(jìn)行檢測(cè)的有效性。為了驗(yàn)證其可靠性，本文對(duì)標(biāo)準(zhǔn)表的10個(gè)測(cè)試值所對(duì)應(yīng)圖像都進(jìn)行了檢測(cè)，表1給出了每次檢測(cè)到的圓心坐標(biāo)及其相對(duì)于坐標(biāo)平均值的絕對(duì)偏差�？梢园l(fā)現(xiàn)，檢測(cè)到的圓心坐標(biāo)在x軸上的最大絕對(duì)偏差為0.3個(gè)像素，而在y軸上的最大絕對(duì)偏差也僅為0.5個(gè)像素。這說明基于Hough圓檢測(cè)進(jìn)行表盤中心定位不但有效而且可靠。

圖8是采用本方案對(duì)標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行自動(dòng)讀數(shù)識(shí)別時(shí)的質(zhì)心提取結(jié)果整體示意圖�？梢钥闯�，不管指針是否有殘缺，檢測(cè)到的質(zhì)心基本都在理想質(zhì)心所在的圓上，且位于區(qū)域中心。表盤中心與各指針質(zhì)心的連線基本與指針方向重合，說明了本文所提方案的有效性。

圖9給出了使用不同方法提取標(biāo)準(zhǔn)表指針質(zhì)心時(shí)，較完整指針和殘缺指針的質(zhì)心提取結(jié)果�？梢园l(fā)現(xiàn)，在檢測(cè)到的指針相對(duì)完整時(shí)，三種方法所得質(zhì)心基本重合。而指針有殘缺時(shí)，本文所提出的方法所得質(zhì)心仍重合于或接近于采用最小外接矩形法所得到的質(zhì)心，而采用區(qū)域點(diǎn)坐標(biāo)平均法得到的質(zhì)心有明顯偏移。

為了對(duì)各種方法進(jìn)行定量比較，表2給出了采用各種指針質(zhì)心提取方法所得到的10個(gè)測(cè)試值讀數(shù)識(shí)別結(jié)果，表3給出了對(duì)應(yīng)的誤差分析結(jié)果。與人工讀數(shù)方法相比，采用區(qū)域點(diǎn)坐標(biāo)平均法得到的讀數(shù)識(shí)別結(jié)果的最大相對(duì)誤差為1.6%，而采用本文方法得到的讀數(shù)識(shí)別結(jié)果的最大相對(duì)誤差僅為0.9%。與最小外接矩形法相比，采用區(qū)域點(diǎn)坐標(biāo)平均法得到的讀數(shù)識(shí)別結(jié)果的最大相對(duì)誤差為1.0%，而采用本文方法得到的讀數(shù)識(shí)別結(jié)果的最大相對(duì)誤差僅為0.4%�？傊谥羔樰^完整時(shí)，三種方法獲得的讀數(shù)基本一致而在指針不完整時(shí)，相比于最小外接矩形方法，區(qū)域點(diǎn)坐標(biāo)平均法所得讀數(shù)有更大偏差。圖9、表2和表3的結(jié)果說明本文所提出的基于極值點(diǎn)篩選進(jìn)行質(zhì)心提取的方法能夠有效修正質(zhì)心偏移，取得近似于最小外接矩形方法的精度。

本文所提出的質(zhì)心提取方法的實(shí)質(zhì)是對(duì)指針區(qū)域的八方向極值點(diǎn)進(jìn)行兩次篩選，不需要擬合區(qū)域外接形狀，理論上的時(shí)間消耗會(huì)低于最小外接矩形方法。為了

可以看出，本文所提出的質(zhì)心檢測(cè)方法所消耗的時(shí)間不到最小外接矩形方法的50%，而且其時(shí)間消耗相比于區(qū)域點(diǎn)坐標(biāo)平均法僅有微弱增加。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明本文所提方法能用對(duì)這些方法的效率進(jìn)行對(duì)比，表4給出了用三種方法進(jìn)行質(zhì)心提取時(shí)，從指針檢測(cè)開始到識(shí)別出讀數(shù)的時(shí)間消耗。該時(shí)間是重復(fù)運(yùn)行20次程序得到的平均結(jié)果，測(cè)試系統(tǒng)配置為：ntel?Core?2Duo-2.1GHzCPU，GB內(nèi)存。

更少的時(shí)間消耗獲得與最小外接矩形方法相比擬的識(shí)別精度，這在其他采用更高分辨率圖像的應(yīng)用中會(huì)更有意義。

7.結(jié)朿語

本文針對(duì)實(shí)際應(yīng)用提出了一種通過對(duì)區(qū)域八方向極值點(diǎn)進(jìn)行篩選來提取矩形區(qū)域質(zhì)心的方法，并結(jié)合幀差法和角度法進(jìn)行指針式儀表的讀數(shù)識(shí)別。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該質(zhì)心提取方法能夠以較低的時(shí)間消耗有效地修正殘缺指針質(zhì)心偏移，系統(tǒng)整體方案可以獲得良好的讀數(shù)識(shí)別效果。盡管該方案針對(duì)性強(qiáng)，它仍能夠給類似應(yīng)用帶來借鑒。而且基于區(qū)域極值點(diǎn)的質(zhì)心提取方法也可以被應(yīng)用于其他對(duì)近似矩形區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)和定位的案例。