標準恒溫槽玻璃溫度計的圖像模糊識別方法技術

本發明專利技術提出了標準恒溫槽玻璃溫度計的圖像模糊識別方法，主要步驟為：采集溫度計的模糊圖像；將所采集的模糊圖像轉換為灰度圖，將灰度圖進行閾值化處理；對閾值化后的模糊圖像進行旋轉校正，采用投影法獲取溫度計液柱位置；分割旋轉校正后的模糊圖像，得到刻度線子區域、液柱子區域和示數字符子區域；對子區域進行形態學處理，獲得刻度線、液柱定點的像素坐標；對示數字符子區域進行字符搜索，識別出字符，獲取刻度線的溫度信息，最終得到所采集模糊圖像中溫度計的指示溫度。本發明專利技術選用了模糊貼近度算法對溫度計字符進行識別，對殘缺數字進行模糊貼近度數字修補，實現了殘缺字符的正確識別，識別的正確率在96％左右，對溫度計讀數準確率達到95％。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于標準恒溫槽的玻璃溫度計的非數字化圖像模糊識別方法。
技術介紹
玻璃液體溫度計是指利用在透明玻璃感溫泡和毛細管內的感溫液體隨被測介質溫度的變化而熱脹冷縮的作用來測量溫度的一種測量儀表。1593年著名科學家伽利略利用空氣的熱脹冷縮專利技術第一臺溫度測量儀；1631年，法國化學家詹·雷伊使用水作為感溫液體制造出現代溫度計的雛形；1659年，法國天文學家博里安使用水銀作為感溫液體制造了第一支水銀溫度計。幾個世紀以來，人類一直使用水銀溫度計或者酒精溫度計作為主要的測溫儀表。按照使用方法的不同，玻璃液體溫度計可以分為全浸式溫度計和局浸式溫度計兩種，全浸式溫度計在測量液體時需要將玻璃溫度計全部放入被測物中，局浸式只需浸入溫度計上標明的指定位置即可；按結構也可以分為棒式溫度計和內標式溫度計。棒式溫度按照刻度面形式又可分為酸蝕刻度和絲印刻度，酸蝕刻度是一種腐蝕雕刻技術，將刻度值寫在玻璃棒上，絲印刻度采用絲網印刷工藝將數字線條圖形印在玻璃上，然后經過熱處理形成了紅褐色、黑色等色彩的釉面效果。此外還可以按照分度值、用途等不同進行分類。隨著科學技術的發展，近現代又出現了多種測溫儀表。1、利用被測物體熱輻射測量溫度：物質的熱運動是產生熱輻射的根源，熱輻射的量主要由物體的溫度和材料本身的性質決定，溫度這個物理量對熱輻射現象起著決定性的作用，通過測量熱輻射就能計算出被測物體的溫度。利用該原理制造的測溫儀表有：紅外測溫儀、光譜溫度計、比色溫度計等。它們都具有非接觸式的特點，即不用將儀表放入被測物中或者不用與被測物表面接觸。2、利用導電介質溫度特性測量溫度：例如利用阻值隨溫度變化的材料制成的熱電阻，利用塞貝克效應的熱電偶等等，它們能方便的把溫度值轉換成電信號，因此特別容易應用在自動化系統中，目前市場上大部分電子體溫計都是屬于此類溫度計。除此之外，科研人員依然在研究新的測溫原理。對比其他測溫儀表，雖然玻璃液體溫度計具有易碎、易受人為因素差影響等缺點，但是它也具有以下幾個優點：1、玻璃液體溫度計的歷史悠久，產業化時間長，制造工藝成熟，制造成本十分低廉。2、玻璃的結構比較致密，水銀的性能非常穩定，所以玻璃液體溫度計具有示值精確、穩定性高等特點。以上兩個優點是其他測溫儀表所無法比擬的。3、玻璃液體溫度計不需要外接電源，不需要其他電路或者設備的輔助，便攜性、易用性強?；谝陨蠋讉€特性，玻璃液體溫度計在生產生活中的應用十分廣泛。根據《中華人民共和國計量法》第九條：縣級以上人民政府計量行政部門對社會公用計量標準器具，部門和企業、事業單位使用的最高計量標準器具，以及用于貿易結算、安全防護、醫療衛生、環境檢測方面的列入強制檢定目錄的工作計量器具，實行強制檢定。未按照規定申請檢定或者檢定不合格的，不得使用。以及《中華人民共和國計量法》第十六條：進口的計量器具，必須經省級以上人民政府計量行政部門檢定合格后，方可銷售。《中華人民共和國計量法》提到的《中華人民共和國強制檢定的工作計量器具明細目錄》中明確提到玻璃液體溫度計用于貿易結算、安全防護、醫療衛生、環境監測的，均實行強制檢定。目前國內外計量機構中，玻璃液體溫度計的檢定裝置主要還是使用手動檢定。按照現有檢定規程，一根常規的玻璃溫度計要檢定3～5個點左右，每個檢定點要手動設定恒溫槽的溫度、待恒溫槽的溫度穩定10分鐘以上之后才可讀取溫度計的溫度。讀取示數時精密溫度計讀數4次，普通溫度計讀數2次，其順序為：標準→被檢1→被檢2→……被檢n，然后再按照相反順序讀數返回到標準，分別計算算術平均值，得到標準溫度計合被檢溫度計的示值。按照規程中的檢定方法，檢定過程中要來回移動固定溫度計的托盤，調整水銀溫度計的插入深度，而且讀數時需要檢定人員監守在檢定裝置旁邊，等待恒溫槽的溫度穩定在默認溫度，待溫度穩定之后按照相關規程直接或者使用輔助放大工具讀取示數。可以說，玻璃液體溫度計的檢定是一個即費時又費力的工作，檢定效率非常低。伴隨科技的發展，研究人員一直在試圖改進質檢系統中的檢定裝置，通過對檢定裝置的改進，減輕檢定人員的工作負擔，提高工作效率。改進的主要方式有：1、計算機輔助管理軟件的應用，待檢設備收發管理、檢定數據管理、檢定證書打印，這種方式實現簡單，能快速有效的減小檢定人員在數據處理方面的工作量，同時也能防止因為檢定人員計算錯誤引起的檢定失誤。2、用數字儀表代替非數字式儀表，同時通過定制的軟件對數據進行自動記錄處理。用CST2002型智能數字壓力校驗儀替代原始的活塞式壓力計，通過串口實現上位機軟件和數字壓力校驗儀的通訊，通過通訊控制壓力檢驗儀的設定值，當校驗儀的壓力值穩定之后，鑒定人員及時讀取被測壓力表的讀數并記錄到管理軟件里。當完成鑒定之后，可以進行數據計算和檢定證書填寫等后續處理工作。以上兩種改進方式雖然在一定程度上減小了鑒定人員的工作量，但是對實際檢定工作的效率提升作用有限，究其原因，即使檢定儀器由非數字更換為數字式儀表，但是被檢儀表依然是非數字式，檢定人員依然要人工讀取被檢儀表的讀數。目前，大部分檢定裝置都存在類似的問題，檢驗儀實現了數字化，但是無法自動的讀取非數字化被檢儀表的讀數并且需要檢定人員長期守候在檢定裝置周圍，極大的制約了檢定工作的自動化。為了突破這些制約因素，國內外不少學者開始將機器視覺及無線技術引入到檢定過程中，希望用機器視覺技術代替人工讀數工作，用無線技術使檢定人員無需看守檢定過程。從20世紀50～60年代，美國的一些學者開始開展機器視覺研究以來，機器視覺獲得了蓬勃發展，新概念、新理論不斷涌現，現在，機器視覺仍然是一個非?；钴S的研究領域，與之相關的學科涉及：圖像模糊方法處理、計算機圖形學、模式識別、人工智能、人工神經元網絡等。目前，機器視覺已經得到了廣泛的應用，國外不少公司已經開發了很多基于機器視覺技術的智能系統，例如：金屬板表面自動控傷系統，智能交通管理系統，大型工件平行度、垂直度測量儀，金屬表面的裂紋測量，布匹缺陷檢測系統等。近幾年來，國內外不少學者開始將機器視覺技術用于檢定系統中。目前，有些利用機器視覺技術開設計了一套指針式電壓表精度自動化檢定系統，采集到電壓表圖像模糊方法并處理之后，根據指標轉過的角度和電壓表量程計算出被測電壓表的讀數存在一個嚴重的缺點，即讀數是在被測電壓表的分度均勻的假設下計算出來的，對于類似電阻表這樣分度不均勻的儀表束手無策。還有利用圖像模糊方法處理技術，實現水銀溫度計的準確讀數，但是讀數的結果和標準偏差已經基本和肉眼持平。當下，制約因素已經演變為，如何對本文檔來自技高網...

【技術保護點】
標準恒溫槽玻璃溫度計的圖像模糊識別方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、采集溫度計的模糊圖像；步驟2、將所采集的模糊圖像轉換為灰度圖，將灰度圖進行閾值化處理；步驟3、對步驟2閾值化后的模糊圖像進行旋轉校正，采用投影法獲取溫度計液柱位置；步驟4、分割旋轉校正后的模糊圖像，得到刻度線子區域、液柱子區域和示數字符子區域；步驟5、對步驟4所得到的子區域進行形態學處理，獲得刻度線、液柱定點的像素坐標；步驟6、對示數字符子區域進行字符搜索，識別出字符，獲取刻度線的溫度信息，最終得到所采集模糊圖像中溫度計的指示溫度。

【技術特征摘要】
1.標準恒溫槽玻璃溫度計的圖像模糊識別方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1、采集溫度計的模糊圖像；
步驟2、將所采集的模糊圖像轉換為灰度圖，將灰度圖進行閾值化處理；
步驟3、對步驟2閾值化后的模糊圖像進行旋轉校正，采用投影法獲取溫度計液柱位置；
步驟4、分割旋轉校正后的模糊圖像，得到刻度線子區域、液柱子區域和示數字符子區
域；
步驟5、對步驟4所得到的子區域進行形態學處理，獲得刻度線、液柱定點的像素坐標；
步驟6、對示數字符子區域進行字符搜索，識別出字符，獲取刻度線的溫度信息，最終得
到所采集模糊圖像中溫度計的指示溫度。
2.根據權利要求1所述的圖像模糊識別方法，其特征在于，步驟1采集模糊圖像時，控
制攝像頭移動到合適的位置，或者控制溫度計浸沒在合適的深度。
3.根據權利要求1所述的圖像模糊識別方法，其特征在于，在步驟2中，閾值化之后對
噪點進行處理，計算閾值化圖上所有的聯通區域面積，如果聯通區域面積小于某個值就將該
區域判斷為噪點。
4.根據權利要求1所述的圖像模糊識別方法，其特征在于，在步驟2中，閾值化之后檢
測溫度計存在性：對閾值化后的模糊圖像進行投影，若水平和垂直兩個方向的投影值都非常
小或者為零，則判斷不存在溫度計。
5.根據權利要求1所述的圖像模糊識別方法，其特征在于，步驟3所述旋轉校正為：對
閾值化后的模糊圖像進行直線檢測，將圖像中的直線提取出來，并結合液柱的顏色信息確定
液柱的位置，將液柱單獨提取出來，利用投影法進行旋轉校正。
6.根據權利要求1所述的圖像模糊識別方法，其特征在于，步驟4中采用刻度線區域搜
索算法分割出刻度線子區域：首先選取刻度線間距作為表征刻度線的模糊特征，然后對模糊
圖像的每一行進行頻率分析，具有最高頻率的行即為刻度線子區域。
7.根據權利要求6所述的圖像模糊識別方法，其特征在于，所述刻度線區域搜索算法為：
首先在刻度線搜索之前對搜索區域進行形態學處理：在豎直方向上進行腐蝕處理，將溫
度計液柱腐蝕掉；然后進行膨脹處理，將被腐蝕掉的刻度線通過膨脹修補回來；
然后，利用harr模糊變換對模...

【專利技術屬性】
技術研發人員：冼志勇，
申請(專利權)人：佛山市質量計量監督檢測中心，華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44