基于機器視覺指針表檢測的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、精密指針表讀數(shù)直觀、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便且性價比高，在生產(chǎn)實踐中得到了廣泛的應(yīng)用。為了確保生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)安全，儀表需定期進行檢定，確保其使用精度。因精密指針表在讀數(shù)時有特殊要求，所以人工檢定過程耗時長，容易引入誤差從而影響檢定精度。若能夠在誤差范圍內(nèi)實現(xiàn)指針表讀數(shù)的自動識別系統(tǒng)，將大大提高全國各計量單位指針表的檢定效率和檢定精度，因此實現(xiàn)指針表讀數(shù)準確自動識別具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　指針表讀數(shù)自動識別經(jīng)過多年的研究，基礎(chǔ)

2、理論和應(yīng)用都有了一定的發(fā)展，工業(yè)用低精度指針表讀數(shù)自動識別已進入實用階段;而目前尚未查到精密指針電工儀表（不低于0.5級）讀數(shù)自動識別系統(tǒng)的實際應(yīng)用。每年有數(shù)以萬計的精密指針表需要計量單位進行檢定，由于這類指針表的圖像采集、圖像預處理、圖像分割、讀數(shù)識別和誤差修正等關(guān)鍵技術(shù)還沒有得到很好的解決，因此該類指針表的檢定工作目前只能全部由人工來完成。
　　本文以0.5級毫安指針儀表為對象，從儀表成像開始分析，對光照成像系統(tǒng)、圖像預處理、

3、刻度線圖像分割、刻度線特征提取、刻度線檢測擬合、讀數(shù)指針獲取、讀數(shù)識別方法和誤差修正等問題進行了系統(tǒng)的研究，提高了精密指針表讀數(shù)的識別速度和識別精度。本文主要的研究成果及創(chuàng)新點簡述如下:
　　1.根據(jù)精密指針表的物理特性和誤差要求，構(gòu)建了方形無影光源側(cè)面投射的成像系統(tǒng)，解決了以往只能在黑箱里進行圖像采集的難題。提出了一種快速獲取儀表讀數(shù)區(qū)域圖像的方法，為快速識別讀數(shù)提供了基礎(chǔ)。
　　2.針對讀數(shù)區(qū)域圖像刻度線特征的亮度分布，

4、提出了改進的耦合沖擊復擴散濾波算法和流形上改進的熱導方程濾波算法，并分別對讀數(shù)區(qū)域圖像進行降噪仿真實驗，取得較好的降噪效果。耦合沖擊復擴散濾波算法在運算速度和去噪效果方面都優(yōu)于流形上的熱導方程濾波算法，能夠明顯增強圖像中的刻度線圖像特征，為準確提取刻度線特征圖像提供了基礎(chǔ)。
　　3.根據(jù)刻度線圖像的形狀及其密集分布的特點，提出了改進的Snake模型和改進的變分水平集的兩種圖像分割算法對刻度線特征進行分割提取，兩種算法各有優(yōu)缺點，可

5、根據(jù)需要選用?；赟nake模型的分割算法精度較高，但需要人工參與;基于變分水平集的分割方法無需人工參與，能快速提取多刻度線特征圖像，更適用于細長類多目標的圖像分割。
　　4.分析精密指針表的結(jié)構(gòu)特點，提出了精密指針表單目成像時引入的視點誤差的修正方法，實驗結(jié)果達到預期的精度要求;構(gòu)建了雙目精密指針表成像模型，推導了視點誤差的修正公式，為實現(xiàn)精密指針表全自動讀數(shù)識別提供了理論基礎(chǔ)。
　　5.提出了一種基于虛擬表盤的判讀法，結(jié)