脈絡(luò)解析在分析儀器數(shù)據(jù)顯示定點(diǎn)的踐行
儀表刻度識(shí)別本文算法的總體框架如所示：用圖像重構(gòu)技術(shù)清除圖像邊界及與邊界相連接的結(jié)構(gòu)，即儀表盤邊框和指針，然后利用形態(tài)學(xué)算法來(lái)分割儀表盤的各個(gè)區(qū)域。最后用紋理分析方法識(shí)別出刻度區(qū)域。
用圖像重構(gòu)技術(shù)清除儀表盤邊框和指針通過(guò)對(duì)方形指針式模擬表圖像的觀察分析，我們發(fā)現(xiàn)該類儀表的指針長(zhǎng)度大多是從儀表的下邊框開(kāi)始，指向圓弧讀數(shù)區(qū)域的刻度線上。因此可以用圖像重構(gòu)技術(shù)清除圖像邊界及與邊界相連接的結(jié)構(gòu)，即儀表盤邊框和指針。
重構(gòu)是一種涉及到兩幅圖像和一個(gè)結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學(xué)變換。一幅圖像，即標(biāo)記是變換的開(kāi)始點(diǎn)。另一幅圖像是掩模，用來(lái)約束變換過(guò)程。結(jié)構(gòu)元素用于定義連接性。這里使用8連接。若g是掩模， f為標(biāo)記，則從f重構(gòu)g可以記為R g（f ），它由下面的迭代過(guò)程定義：1）將h 1初始化為標(biāo)記圖像f；2）創(chuàng)建結(jié)構(gòu)元素： B = ones（ 3）；3）重復(fù)h k+ 1 = （h k？ B ） g ，直至h k + 1 = h k，標(biāo)記f必須是g的一個(gè)子集，即f g.
形態(tài)學(xué)重構(gòu)的應(yīng)用范圍很廣，每種應(yīng)用都取決于標(biāo)記和掩模圖像的選擇。這里我們將儀表原圖像用作掩模，且標(biāo)記圖像f m定義為：f m（x， y） = f （x， y）若（ x， y）在f的邊界上0其他重構(gòu)R f（f m）就只包含邊界和與邊界接觸的對(duì)象，即得到了只有儀表盤邊框和指針的圖像。然后從原圖中減去該圖像，就可得到包含表盤刻度區(qū)域和其它參數(shù)區(qū)域的圖像。
形態(tài)學(xué)區(qū)域分割由可見(jiàn)，圖像中只包括表盤刻度區(qū)域和其它參數(shù)區(qū)域，而且各個(gè)區(qū)域間距離分開(kāi)較遠(yuǎn)，刻度區(qū)域刻度線排列也很密集�？梢岳眯螒B(tài)學(xué)運(yùn)算來(lái)把各個(gè)區(qū)域分割出來(lái)。形態(tài)學(xué)處理是指對(duì)圖像進(jìn)行變換，以突出所需要的信息，其采用的方法是：以某一小的具有所需幾何形態(tài)的具有探針作用的結(jié)構(gòu)元與分析對(duì)象進(jìn)行集合運(yùn)算，采用不同的運(yùn)算將產(chǎn)生不同的分析結(jié)果，其中最基本的兩個(gè)變換是腐蝕和膨脹。
設(shè)為二維歐幾里德空間，圖像是歐氏空間的一個(gè)子集，結(jié)構(gòu)元素B也是歐氏空間的一個(gè)子集， b是歐氏空間的一個(gè)點(diǎn)，定義兩個(gè)基本運(yùn)算中z表示為被z平移后的結(jié)果。二值膨脹和腐蝕是最基本的形態(tài)學(xué)運(yùn)算，它們互為對(duì)偶運(yùn)算。腐蝕具有收縮圖像的作用，膨脹具有擴(kuò)大圖像的作用。在定義膨脹和腐蝕運(yùn)算的基礎(chǔ)上，可以定義數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的另外兩個(gè)常用函數(shù)根據(jù)開(kāi)運(yùn)算和閉運(yùn)算的特點(diǎn)，通�？梢岳瞄_(kāi)運(yùn)算刪除圖像中的小分支，利用閉運(yùn)算填補(bǔ)圖像中的空穴。二者組合起來(lái)使用可以非常有效地去除噪聲。
本文利用3 3結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行開(kāi)閉運(yùn)算清除部分噪聲后，再運(yùn)用合適的結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行膨脹運(yùn)算，形成大的連通區(qū)域，然后標(biāo)注出各個(gè)連通區(qū)域并畫出其面積直方圖，如所示。由可見(jiàn)，大的連通區(qū)域非常明顯。因?yàn)榭潭葏^(qū)域是比較大的區(qū)域，因而可以將較大的幾個(gè)區(qū)域分割出來(lái)，最后將分割出的各個(gè)區(qū)域與（ b）進(jìn)行邏輯與運(yùn)算和水平垂直投影定位，得到各區(qū)域的實(shí)際圖像。如所示。
紋理分析識(shí)別刻度區(qū)域用以下兩種方法來(lái)計(jì)算紋理亮度隨機(jī)性的度量。這里對(duì)的5個(gè)連通區(qū)域，利用上述的紋理描繪子進(jìn)行紋理統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果由上述的紋理分析方法，可以得到（ a）連通區(qū)域1和圖4（ b）連通區(qū)域2的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如所示。連通區(qū)域1和連通區(qū)域2的紋理統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果連通區(qū)域平均亮度平均對(duì)比度平滑度第3階矩一致性熵1 10. 59 50. 87 0. 03 9. 30 0. 92 0. 24 2 4. 98 35. 29 0. 01 4. 69 0. 96 0. 13從的數(shù)據(jù)可以判斷出這兩個(gè)區(qū)域是表盤刻度區(qū)域。再根據(jù)上面的頻譜分析方法，由（ a）和（ b）的S （ r）、S （ ）曲線和頻譜，可以進(jìn)一步確定（ a）連通區(qū)域1和（ b）連通區(qū)域2一定是表盤刻度區(qū)域，而其它區(qū)域一定不是刻度區(qū)域。然后用文獻(xiàn)< 9>的儀表指針檢測(cè)方法定位出指針位置，二者綜合起來(lái)就可以得到只包括指針和刻度的讀數(shù)區(qū)域。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如所示。由可見(jiàn)，定位效果非常好。因此以后就可以只對(duì)指針和刻度進(jìn)行處理，排除其它干擾，準(zhǔn)確識(shí)別指針讀數(shù)。
指針和刻度的讀數(shù)區(qū)域定位3結(jié)論本文提出的基于形態(tài)學(xué)和紋理分析的儀表讀數(shù)區(qū)域定位方法充分利用了方形指針式儀表指針與邊框相連接和刻度線排列有一定的周期性的特點(diǎn)，定位準(zhǔn)確，而且可以排除儀表盤上刻度區(qū)域以外的大量?jī)x表參數(shù)字符、指針、鏡面弧形反射區(qū)等的影響，具有較強(qiáng)的魯棒性。為以后讀數(shù)自動(dòng)識(shí)別打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
不過(guò)該算法是針對(duì)方形指針式儀表來(lái)設(shè)計(jì)的，對(duì)圓形儀表需要重新設(shè)計(jì)算法。因此我們將繼續(xù)完善儀表刻度識(shí)別的方法。http://www.6upk.com
