多指针水表自动识别系统

　　1　引　　言

　　对于大多数自来水公司,都是依靠人工抄表进行用水和收费管理。这存在种种管理上的弊端,如抄表不到位、私自调表、人情抄表、私自修改用水量等。因此,实现水表自动抄表,对用水和收费进行计算机管理,对提高自来水公司的工作效率和经济效益具有重要意义。这里提出了应用数字图像处理技术开发水表自动识别系统来实现水表自动抄表和收费管理。

　　目前,仪表的自动识别系统常见的是表盘单指针的识别,如压力表、千分表等。这里则针对像水表这样的多指针复杂表盘的识别应用图像处理技术提出了解决方案,开发了一套水表自动识别系统。

　　2　系统的组成

　　系统的功能框图如图1所示。系统由CCD电子抄表器和读数自动识别计算机系统组成。CCD电子抄表器由机械定位装置、CCD摄像头(光电转换,输出视频信号)、高速A/D采样线路和数据采集与压缩存储计算机组成,实现表盘的图像摄取、图像的采样量化和数字图像的压缩和存储。读数自动识别系统由图像识别软件和计算机硬件组成,实现数字图像的处理、分析和识别,提取用户编号和用水量数据。

　　电子抄表器将用户的水表拍摄下来,然后通过通信接口输入到读数自动识别计算机系统中,通过读数识别软件识别表盘指针度数及贴在表盘上的用户编号,自动将数据输入数据库存储起来,作为收费部门的收费依据并方便其管理。

　　3　水表读数自动识别原理

　　图2为摄得的指针图像。由于图像中指针和表盘刻度线的灰度与标注、表盘背景等的灰度有明显不同,即表现为“暗目标,明背景”;由图可知,摄得用户的水表,实际读数中吨级以下读数不计,只需识别图中四(或五)个指针,它们的数量级分别为×1、×10、×100、×1000。且读数相互间存在关联。每个指针及其环绕的刻度圆构成的圆形区域,称为子表盘。各子表盘均匀分布在以整个表盘的中心为圆心的半径为r的圆周上。为得到各指针的读数,就要确定指针在各子表盘中的位置。因此,对表盘图像进行处理,识别水表读数,需确定的主要参数有:

　　(1)图像中各指针所在的子表盘圆的圆盘中心。

　　(2)各指针回转中心的坐标。

　　(3)各指针的指示方位和旋转的角度。

　　根据各指针为圆形和三角形构成、其几何形状对称,刻度线以单个子表盘为中心均匀分布等特点,其读数识别原理如下:

　　(1)根据图像中指针的灰度和形状等特征,利用文中提出的基于指针面积特征的阈值分割法识别出指针所在的灰度区域;

　　(2)细化指针所在的图像灰度区域,利用哈夫(hough)变换找到指针的回转心;