[基于数字图像处理的电表液晶屏识别研究] 最新智能电表

时间：2019-05-03 03:16:41　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：该文从数字图像处理的基本原理和方法着手，通过相机采集图像，然后对图像进行处理和分析，对所有图像中电表图像的共同图像特征，通过设计合适的图像特征提取技术，实现目标与背景的可靠分离，从而实现对智能电表上液晶屏的识别和定位。
　　关键词：数字图像处理；液晶屏；识别
　　中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)15-3679-05
　　Digital Image Processing Based on the Ammeter’s LCD Screen Recognition Research
　　WANG Cai-yun
　　（Shenzhen Longgang Vocational Technical School, Shenzhen 518172,China）
　　Abstract: This article from the basic principle of digital image processing and method to begin, through the camera image acquisition, and then the image processing and analysis, on all images in a meter image common image feature, through an appropriate design of image fea ture extraction, target and background of the reliable separation, thus realizing the intelligent meter LCD screen to identify and positioning. Key words: digital image processing; LCD Screen; identification
　　随着我国信息化建设和国际化发展进程的加快，自动识别技术已经广泛应用在各个工程领域，利用数字图像识别技术对国家电网实现对电表智能化，自动化的管理上起到了关键技术作用。由于液晶屏作为电表上非常明显的标志物，因此提取液晶屏作为图像处理特征，对实现整个电表的识别与定位打下了可靠的基础。下面从数字图像处理中的颜色转换、中值滤波、直方图均衡化、及二值化提取算法等原理与技术，讲述如何实现对国家标准智能电表液晶屏的识别与定位。
　　1智能电表图像采集和预处理
　　用普通数码相机拍摄得到的国家标准电表图像，如图1所示。从这组照片中了解到实际图像中电表情况的复杂性，一幅图像中可能存在一个或多个电表，电表的摆放角度或水平、或垂直、或与图像水平线成一定角度，电表的背景也比较复杂。此外，由于照明或拍摄角度的不同，得到的电表图像可能存在比较强的反光，这些因素增加了液晶屏识别和定位的难度。
　　基于图像分析，将RGB图转化为HSL图后，再分离得到H图、S图和L图，效果如图2所示。从图2中可看到，其中的H图和S图中电表的液晶屏、液晶屏的周边以及表身具有与图像背景较大区分度的特征，这些特征即使在具有较强反光和亮度不同时仍然存在，这在H图中表现得尤其明显，因此选择H图作为实验下一步的研究对象。
　　将图2中的色调图通过中值滤波［1］平滑去噪和直方图均衡化灰度拉伸处理之后，可得到如图3所示的色调图及其灰度分布的直方图。
　　选择全局灰度均值作为阈值对图3中的色调图进行二值化，实现目标与背景的分离，实验效果如图4所示得到二值化［2］图像。分析图4可知液晶屏具有明显的特征，且与图像其它部分显著分离开；此外，液晶屏的周围及电表表身区域在二值化色调图中基本上呈现白色。因此，可以通过这几个特征在二值化后的色调图中识别出液晶屏。
　　2使用形态学提取算法实现液晶屏识别与定位
　　为了使图4所示的二值化色调图中液晶屏与图像其它部分的分离更彻底，以便实现液晶屏的分割，一种有效的途径就是通过对二值化色调图进行开操作或闭操作处理。如图5所示是分别进行两次开操作或两次（或多次）闭操作得到的结果。
　　根据图5所示的结果，设计基于轮廓提取的液晶屏提取算法如下【algorithm_img_1】：
　　（1）对二值化色调图开操作i次（i从2开始），在得到的色调图中进行轮廓提取，通过以下方法对屏幕进行筛选：
　　（1.a）删除面积过小（比液晶屏标准面积的20%还小）和面积过大（比液晶屏标准面积的180%还大）的轮廓；此外，由于轮廓所围区域为白色，计算得到的面积为负值，而在色调图中液晶屏为黑色，所以还可以直接删除所围面积为负值的轮廓。
　　（1.b）采用倾斜矩形对轮廓进行拟合，计算所得到的拟合矩形的面积、拟合面积相对误差（拟合矩形面积与轮廓面积之差，再除以拟合矩形面积，该指标主要衡量矩形拟合的可信度）以及长宽比，当拟合矩形面积不位于标准面积20%和180%之间，或拟合面积相对误差大于0.2，或长宽比不位于1.2和2.8之间时，则删除轮廓。通过筛选的“液晶屏”信息保存为链表，设其链表头为Screen HeadOpen。如果ScreenHeadOpen == NULL，并且i 3结论
　　通过对智能电表进行图像采集、预处理及分割算法，从RGB图到色调图系列处理，最后锁定对色调图作为二值图进行提取算法，实现智能电表液晶屏的识别与定位。实际应用中，除了基于色调图的信息，还可以通过纹理特征实现对目标的识别和定位，这将在以后的学习工作中值得继续探讨。
　　参考文献：
　　[1]冈萨雷斯.数字图像处理[M].北京:电子工业出版社,1998.
　　[2]刘雯雯.基于数字图像处理的电表号码识别系统的研究[J].东北林业大学,2009.

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