指針式儀表自動讀數與識別(五):刻度線定位與擬合


刻度擬合

刻度在儀表自動讀數中並不作為計算依據(起始和終止刻度除外),最終讀數僅僅依賴指針、表盤位置以及量程,因此在求儀表刻度線時可以允許少量誤差,這些誤差不會對最終結果造成影響。

對於刻度線的擬合,本質上還是對直線的擬合,因此常用的方法有最小二乘法和Hough變換擬合。我們通過多次輪廓篩選,然后計算輪廓外接矩形的中心,作為刻度點,刻度點與表盤圓心的連線作為刻度線。

根據刻度線的特點,輪廓篩選包括對輪廓的形狀、大小以及位置和角度進行篩選,滿足以下條件的輪廓將被保留,否則被剔除:
1.輪廓點個數n(或面積)在設定的范圍內
通過判斷輪廓點的個數(或面積),可以初步過濾掉大面積的非刻度區域。
2.輪廓點的最小外接矩形寬w、高h的比在設定的范圍內
根據刻度線的特點,刻度線的寬高比M一般在1:2-1:5之間,根據寬高比可以過濾掉相同面積的非刻度輪廓。
3.輪廓的位置在表盤圓周附近
通過圓檢測定位到表盤后,判斷輪廓中心(x_0,y_0)與表盤圓O(a,b,r)圓心的距離d,可以過濾掉面積以及寬高比相近的輪廓。
4.輪廓最小外接矩形的方向指向圓心
根據刻度線的特點,刻度線總是指向表盤圓心,因此,根據其最小外接矩形的傾斜角度α,判斷是否是指向表盤圓心,達到最終的過濾目的。

以下是過濾后的結果:

刻度補全

通過上圖可以看出,直接過濾后的刻度是不完整的,所以需要對刻度進行補全,思路是:對每相鄰兩個刻度與圓心所成夾角進行投票,在誤差范圍內,得票最高者即為實際相鄰刻度間的夾角,然后進行刻度線的擬合和重繪。具體步驟如下:
(1) 計算刻度輪廓的最小包圍矩形;
(2) 計算最小外接矩形的中心;
(3) 計


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