检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：赵健南京理工大学

学位级别：硕士

在我们的日常生活和工业生产中,指针式仪表扮演了非常重要的角色。相比数字式仪表它具有成本低和可靠性高等优点。指针式仪表的判读主要通过人工方式来完成,这种人工方式存在人力浪费和低效率的问题。针对人工读数的不足和数字图像处理... 详细信息

在我们的日常生活和工业生产中,指针式仪表扮演了非常重要的角色。相比数字式仪表它具有成本低和可靠性高等优点。指针式仪表的判读主要通过人工方式来完成,这种人工方式存在人力浪费和低效率的问题。针对人工读数的不足和数字图像处理技术的快速发展,许多指针式仪表的自动判读方法被相继提出。目前大多数指针式仪表的自动判读方法都是基于室内单仪表,实验对象和实验环境比较简单。本文针对现有方法的不足和局限性,提出室内多仪表和室外单仪表这两种复杂环境下的自动判读方法。针对室内多仪表,以工厂开关柜的四个方形指针式仪表为研究对象,设计开关柜仪表监控系统,该部分的主要内容和创新点如下:(1)鱼眼图像采集和校正。针对普通镜头视场角小,无法近距离监控多个仪表的问题,本文选用鱼眼镜头代替普通镜头。鱼眼镜头拍摄的图像包含严重的畸变,通常利用张正友标定法对畸变图像进行校正,针对张正友标定法只考虑径向畸变,忽略切向畸变的问题,本文将切向畸变也考虑在内,提高标定算法的合理性。(2)多个仪表定位。为了在多仪表图像中确定每个仪表的位置,本文利用Canny算子得到图像边缘,并根据图像边缘的轮廓特征筛选出仪表所在区域。针对Canny算子需要人为设定全局高低阈值,适应性和阈值效果较差的问题,本文提出局部灰度值统计法求阈值,避免人工麻烦,改善阈值效果。(3)图像匹配算法改进。在刻度数字识别过程中,针对光照问题容易造成MAD算法匹配出错的问题,本文提出基于FT显著性检测的MAD算法,使算法更加关注目标物体,从而削弱背景的影响。针对室外单仪表,以变电站的单个椭圆形指针式仪表为研究对象,设计变电站指针式仪表识别系统,该部分的主要内容和创新点如下:(1)光照处理。针对变电站中复杂光照对识别结果的影响,本文提出基于Sobel边缘检测的具有边缘保持特性的Retinex算法,并将改进后的Retinex算法与直方图均衡化结合,在调节光照的同时提高图像对比度。(2)运动模糊处理。变电站指针式仪表图像是由经常处于移动状态的巡检机器人拍摄的,部分图像可能产生运动模糊。本文利用图像的频谱和倒谱特性确定模糊方向和模糊尺度,并利用Lucy-Richardson算法复原图像。(3)雨滴处理。针对变电站中有雨天气下雨滴对识别结果的影响,本文在引导滤波的基础上结合各向异性扩散滤波进行去雨,该方法比单独使用引导滤波去雨效果更好。(4)指针检测。圆心约束的Hough变换能快速检测出指针,但前提是圆心位置必须精确,否则很可能导致结果出错。本文将圆心约束扩展为圆心区域点约束,提高指针检测的抗干扰性。(5)设计实现变电站指针式仪表识别系统。包括系统分析和总体设计、系统详细设计与实现和系统测试三大步骤。

关键词：指针式仪表复杂环境 Hough变换读数识别

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基于深度学习的指针式仪表读数识别的方法研究

基于深度学习的指针式仪表读数识别的方法研究

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作者：张增光哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

指针式仪表具有结构简单,成本低廉,抗干扰性强,经久耐用等特点,已广泛应用于电力设备监控、工业制造、军事和航空航天等领域。在正常情况下,指针式仪表的数据读取和记录始终依靠手动观察。但是,手动观察会出现工作量大,即时性差,效率低... 详细信息

指针式仪表具有结构简单,成本低廉,抗干扰性强,经久耐用等特点,已广泛应用于电力设备监控、工业制造、军事和航空航天等领域。在正常情况下,指针式仪表的数据读取和记录始终依靠手动观察。但是,手动观察会出现工作量大,即时性差,效率低以及更重要的是高错误率的问题。随着企业自动化和智能化的发展,人工阅读已不再能满足现代企业对管理和维护的要求。目前,传统的指针式仪表读数识别的大多数算法只能在特定的环境或固定的位置运行,而没有高度的可靠性,稳定性和长期可用性。随着深度学习的发展,本文将数字图像处理技术和深度学习相关技术相结合,对指针式仪表读数识别各阶段的方法进行深入研究。本文研究的核心内容主要包含四个方面:从摄像头采集的图像中识别和分割仪表盘区域、对获取的仪表盘的预处理、仪表表盘指针的分割和细化、仪表表盘数字的分割和识别。本文结合深度学习的相关知识,在仪表表盘的识别和分割中,提出和改进了Mask RCNN卷积神经网络模型来对自然环境中指针式仪表有效信息的获取,并且建立了训练数据集对该算法进行训练和测试,实现自然场景条件下精准快速的识别和分割尺寸和类型各异的仪表表盘,具有抗干扰性强的优点。与传统图像处理定位表盘区域相比较,通过深度学习对不同自然场景中获得图像提取表盘区域适用性更好,不会被不同的背景干扰所影响,而传统图像处理对于不同的背景干扰需要进行不同的校正,适用性较差;在对获取的仪表盘预处理中,采用加权平均法灰度化、OSTU算法(最大类间方差法)二值化、连通域标记进行预处理,方便后续操作;在仪表表盘指针的分割和细化,针对仪表有效信息特征,采用连通域标记、OSTU阈值分割、最小二乘法对仪表指针的提取和拟合;在仪表表盘数字的分割和识别时,首先对表盘中的数字和刻度线分割,然后采用改进Lenet-5卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)模型对分割得到的数字进行识别,并通过统计表盘刻度线的个数得到分度值,从而提出一种模拟人工读数的方法,提高了仪表示数读取的准确性。利用深度学习相关技术解决了人工读数工作强度大的问题。

关键词：指针式仪表机器学习深度学习 Mask-RCNN 图像处理

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基于无线传感器网络的指针式仪表示值判读方法研究

基于无线传感器网络的指针式仪表示值判读方法研究

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作者：张全军华北电力大学

学位级别：硕士

无线传感器网络(Wireless sensor networks,WSNs)以其低成本、自组织、高灵活性等优点已被广泛应用于环境监测、医疗健康和智能交通等领域。指针式仪表因其结构简单、抗电磁干扰能力强、能直观反映观测量变化趋势等特性仍被大量应用于... 详细信息

无线传感器网络(Wireless sensor networks,WSNs)以其低成本、自组织、高灵活性等优点已被广泛应用于环境监测、医疗健康和智能交通等领域。指针式仪表因其结构简单、抗电磁干扰能力强、能直观反映观测量变化趋势等特性仍被大量应用于电力、化工等行业。近年来,指针式仪表示值判读技术已相对比较成熟,但都是基于有线系统或巡检机器人,而它们需要较高的安装维护成本。目前,基于WSNs的指针式仪表示值判读方法的研究较少。本文将无线传感器网络与指针式仪表示值判读技术相结合,提出了一种基于WSNs的指针式仪表示值判读方法,并选取指针式压力表作为研究对象,设计了基于WSNs的指针式仪表示值判读系统,在WSNs终端节点上实现了对指针式仪表图像的采集和示值的判读。仅通过无线传感器网络传输最终的仪表判读示值,有效地减少了WSNs数据传输量、缓解了WSNs通信压力。具体的工作内容如下:(1)对已有的指针式仪表示值判读流程和算法进行了改进和优化,并借助于MATLAB进行了仿真测试。(2)在NXP JN5168开发板的基础上,搭建了基于WSNs的指针式仪表示值判读系统的硬件平台,包括WSNs终端节点和WSNs协调器节点。终端节点负责仪表图像的采集和示值的判读,并将判读结果通过无线传感器网络经协调器节点发送到上位机。(3)开发了基于WSNs的指针式仪表示值判读系统的相关软件程序,包括:WSNs终端节点上的相关模块驱动程序、指针式仪表示值判读程序以及无线网络通信程序;WSNs协调器节点上的无线网络和串口通信程序;上位机上运行的指针式仪表示值监控平台软件程序。(4)在实验室条件下,对基于WSNs的指针式仪表示值判读系统进行了实验验证。实验结果表明系统能准确的判读指针式仪表示值,判读结果的引用误差约为0.3%;系统对不同仪表和环境有一定的适用性和适应性;WSNs终端节点与协调器节点间的有效载荷传输数据从150 KB减少到4个字节,有效地减少了WSNs数据传输量、缓解了WSNs通信压力。

关键词：无线传感器网络指针式仪表示值判读图像处理

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基于深度学习的工业指针式仪表读数识别研究

基于深度学习的工业指针式仪表读数识别研究

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作者：董光林华北理工大学

学位级别：硕士

指针式仪表因其良好的稳定性和耐用性,在石油化工、军事航天、电力等强电磁的复杂环境中具有数显式仪表不可替代的地位。工业环境中的仪表巡检大多依靠人工,这种方式不仅耗费大量的人力资源成本,而且易受环境影响、工作效率低。因此,提... 详细信息

指针式仪表因其良好的稳定性和耐用性,在石油化工、军事航天、电力等强电磁的复杂环境中具有数显式仪表不可替代的地位。工业环境中的仪表巡检大多依靠人工,这种方式不仅耗费大量的人力资源成本,而且易受环境影响、工作效率低。因此,提高仪表巡检智能化水平具有重要研究价值和广阔应用前景。为解决工业场景中的指针式仪表巡检读数问题,开展了深度学习技术与图像处理技术相结合的指针式仪表识别与读数方法研究。主要研究内容如下:1)针对复杂工业背景中仪表的可靠识别问题,基于yolov3初始模型设计一种改进的仪表目标检测算法。首先对仪表数据集扩充,采用k-means++算法聚类出适合仪表数据集的初始锚框以提升检测速度;然后在yolov3骨干网络中加入双通道注意力机制和残差块以提升检测及分类准确度。实验结果表明,三类仪表在数据集上训练测试的平均精度达到90.8%,相比原始yolov3提升了约2.1%。2)针对指针式仪表盘内的量程识别问题,提出一种基于yolov4模型改进的量程数字检测与识别算法。通过在主干网络部分引出一个较大的特征图,并经路径聚合网络融合后增加一个检测头以提高数字小目标检测的准确度。集成深度可分离卷积,减少模型计算量,从而提高检测速度。基于数字相对位置关系实现数值合并。3)采用瞄准和读数两步法实现示值读取,在瞄准环节,经图像预处理、粗提取、细提取、细化、直线拟合等步骤提取到指针。在读数环节,提出用量程数字、图像中心和指针直线的三者位置关系确定指针偏转角度,进而确定读数。实验结果表明,读数相对误差在5%以内。图69幅;表5个;参67篇。

关键词：指针式仪表 YOLO 图像处理

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变电站巡检机器人的指针式仪表智能读数系统研究

变电站巡检机器人的指针式仪表智能读数系统研究

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作者：吴杰武汉科技大学

学位级别：硕士

随着变电站向智能化、无人化的不断发展,越来越多的变电站巡检机器人投入使用,其主要工作是读表和测温。目前巡检机器人对仪表的巡检大多停留在图像采集阶段,在读数过程中仍需要人工参与,工作效率较低。当巡检机器人拍摄位置出现偏差时... 详细信息

随着变电站向智能化、无人化的不断发展,越来越多的变电站巡检机器人投入使用,其主要工作是读表和测温。目前巡检机器人对仪表的巡检大多停留在图像采集阶段,在读数过程中仍需要人工参与,工作效率较低。当巡检机器人拍摄位置出现偏差时,以固定角度拍摄的仪表图像质量会下降,对仪表的自动读数产生较大的影响。为此,本文以变电站中指针式仪表为研究对象,系统地研究了仪表的检测、仪表图像的自主采集和仪表的自动读数算法,实现了一种应用性强的巡检机器人智能读表方法。本文的主要工作有:(1)由于仪表的多尺度变化特性导致传统模板匹配法出现较多误检测,提出了一种多尺度模板匹配的仪表检测算法,能使巡检机器人检测不同距离下的仪表位置,克服了仪表大小变化的影响。(2)针对仪表位置不居中和面积占较小导致图像质量较低的问题,设计了基于双自由度云台的仪表搜寻方法,并结合机器人搭载的高清变倍相机,能够让巡检机器人自主采集到位置居中、大小合适的高质量仪表图像,。(3)鉴于仪表读数识别易受指针宽窄不同、拍摄距离远近和表盘背景等因素的干扰,提出了一种基于轮廓拟合与径向分割的指针式仪表读数算法。该算法在读数误差允许范围内,能够克服宽窄指针、拍摄距离和表盘背景等因素的干扰,具有较强的自适应能力。(4)开发了一套巡检机器人的指针式仪表读数系统。通过巡检机器人搭载的高清摄像头、相机云台等硬件设备,自主设计一款指针式仪表读数软件,实现了巡检机器人的指针式仪表自动读数,并通过实验验证了系统识别效果和整体的性能。

关键词：巡检机器人指针式仪表图像采集智能读表轮廓拟合

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基于机器视觉的工业指针式仪表识别系统研究

基于机器视觉的工业指针式仪表识别系统研究

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作者：杨闯江苏理工学院

学位级别：硕士

在“智改数转”的背景下,工业系统的自动化程度要求越来越高。指针式仪表作为监控工业设备的一种工具,对于监控设备的正常运行和防止事故发生具有重要意义。同时,实现指针式仪表自动检测识别有助于进一步提高工业系统的智能化水平。本... 详细信息

在“智改数转”的背景下,工业系统的自动化程度要求越来越高。指针式仪表作为监控工业设备的一种工具,对于监控设备的正常运行和防止事故发生具有重要意义。同时,实现指针式仪表自动检测识别有助于进一步提高工业系统的智能化水平。本文采用深度学习结合图像处理方法实现对复杂工业环境下指针式仪表自动识别,主要研究内容包括: (1)研究了对复杂工业环境下指针仪表图像预处理方法。分析仪表图像存在亮度不足和噪声干扰的问题,会降低仪表读数精度,针对光照不足的图像采用改进Retinex-Net神经网络进行增强;针对仪表图像存在噪声,采用自适应中值滤波降低其影响; (2)研究了指针式仪表自动检测识别方法。针对复杂工业环境下仪表定位准确率低的问题,构建工业指针式仪表数据集,改进YOLOx-s算法模型实现对工业指针式仪表的准确定位,提高检测识别精度; (3)提出一种仪表指针提取方法。该方法包括对目标检测算法识别到的仪表区域进行一系列预处理,首先对存在倾斜或变形的仪表区域进行校正,提出创建中心圆方式确定指针中心部分,然后根据中心圆内部最大区域的面积确定指针部分,再根据区域生长算法得到指针全部区域,最后经过细化指针操作,准确提取出指针中心线以及定位仪表中心; (4)在对指针仪表精确定位、指针准确提取基础之上自动获取仪表读数以及整体实现。采用角度分析法获取仪表读数,并通过选取不同量程的指针式仪表进行实验验证,实验结果表明所采用算法有较高的检测精度。整合整体方案所涉及的理论知识及其实验结果并设计仪表读数识别的用户界面,提供直观的检测识别效果。

关键词：机器视觉指针式仪表目标检测仪表校正中心圆

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基于变电站巡检机器人的指针式仪表读数识别方法研究

基于变电站巡检机器人的指针式仪表读数识别方法研究

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作者：李俊新疆大学

学位级别：硕士

仪表作为设备状态数据显示的终端,在变电站中有着广泛的应用,能够有效地保障变电站的安全稳定运转。其中指针式仪表以其能够在变电站室外环境中,恶劣的天气和强电磁等条件下稳定的工作性能,在变电站中大量安装。变电站中仪表读数的读取... 详细信息

仪表作为设备状态数据显示的终端,在变电站中有着广泛的应用,能够有效地保障变电站的安全稳定运转。其中指针式仪表以其能够在变电站室外环境中,恶劣的天气和强电磁等条件下稳定的工作性能,在变电站中大量安装。变电站中仪表读数的读取与抄录,通常采用人工巡检的方式完成,但该方法经济成本高,有一定安全风险。除此之外,人工巡检工作内容单调重复,依赖工人经验,长时间工作易引起眼疲劳,可能导致误读,不利于管理水平提升。本文分析了仪表读数自动识别面临的问题与挑战,提出了相应的仪表读数自动识别方法。本文主要针对复杂背景下仪表检测提取、仪表倾斜畸变及表盘中指针中心线拟合等问题进行了研究分析,并采用了一下解决方法。(1)搭建了基于YOLOv4指针式仪表检测平台。利用基于卷积神经网络的YOLOv4目标检测方法进行仪表检测提取。通过仪表图像数据训练指针式仪表检测模型,实现仪表区域的检测提取,提升仪表检测精度、检测速度及鲁棒性;同时结合移动机器人、网络通讯等技术,将巡检机器人相关程序与仪表读数识别算法进行整合,编写软件界面。最后建立变电站巡检机器人仪表读数识别系统,实现高效地人机交互。(2)融合二维码信息的仪表图像校正和读数识别方法。针对仪表图像倾斜校正时,表盘特征不明显易导致图像校正不便,以及读数计算时,由于仪表种类、规格众多等,造成的表盘中量程信息提取困难的问题,提出在仪表上方粘贴二维码,检测二维码的边框直线,利用边框直线的交点进行透视变换,实现仪表图像校正。同时,通过识别二维码得到先验的仪表信息,辅助仪表读数识别。(3)采用RANSAC改进的指针中心直线的准确拟合和提取方法。提取出的指针轮廓易受表盘中各种标识符的影响,指针轮廓细化后骨架中会产生离群点,离群点会干扰指针中心直线的拟合准确度,采用随机采样一致性方法排除离群点,准确拟合提取出指针中心线,提升了仪表读数识别精度。

关键词：指针式仪表 YOLOv4 RANSAC直线拟合仪表读数识别图像处理

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基于FPGA的指针式仪表识别系统的设计与实现

基于FPGA的指针式仪表识别系统的设计与实现

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作者：杜灵君东北大学

学位级别：硕士

在目前工业领域,指针式仪表在实际生产中应用非常普遍。大多数应用场合都是采用人工读数的方式来采集指针式仪表的数据,但很多测量现场是高温、高压、高辐射等恶劣危险的环境,因此人们开始将自动识别指针式仪表值的技术应用于工业生产... 详细信息

在目前工业领域,指针式仪表在实际生产中应用非常普遍。大多数应用场合都是采用人工读数的方式来采集指针式仪表的数据,但很多测量现场是高温、高压、高辐射等恶劣危险的环境,因此人们开始将自动识别指针式仪表值的技术应用于工业生产中。基于FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)的指针式仪表自动识别技术与传统的仪表识别方法相比,有着无可比拟的优点。其充分利用硬件的并行性实现仪表图像的采集、分析、处理及识别,从本质上改善了图像处理的效果。本文设计了一个基于FPGA的指针识别系统,采用Altera公司的DE2开发板作为硬件平台,SDRAM(Synchronous Dynamic RAM,同步动态随机存取存储器)存储图像,VGA(Video Graphic Array,显示绘图阵列)显示器对指针式仪表的示值进行显示。整个系统采用软件和硬件协同方式实现。首先根据系统的总体需求分析,设计和实现了硬件上的各个模块,包括图像采集模块,图像数据缓存模块,图像显示模块和指针图像预处理模块。通过Quartus Ⅱ软件,利用硬件设计语言搭建硬件系统。再使用SOPC Builder来构建Pointer模块作为后续分析运算平台。将CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补氧化金属半导体)摄像头采集并预处理的图像数据读取到SRAM中,以搭建的Pointer模块为硬件模块,在Nios ⅡIDE环境下采用C语言对软件编程并调试,利用Hough变换提取出仪表指针,采用角度法识别指针仪表的示值,最终存储并在LCD屏上显示。本文完成了指针式仪表识别系统的设计,通过实验表明,该系统可以实现自动识别指针式仪表示值的基本功能。经测试系统可以正常工作、运行稳定、适应能力强并具有很高的安全性。通过对算法的分析与改进有效地提高了系统的识别正确率。

关键词：指针式仪表图像处理 FPGA Hough变换

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视觉识别背景下的指针式仪表图像预处理技术研究

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电测与仪表 2013年第S1期50卷 129-131,136页

作者：李悠哈尔滨电工仪表研究所哈尔滨150028

实现指针式仪表示数的视觉识别,是监控现场自动化和无人化的重要工作。本文以此为背景,开展了指针式仪表图像预处理工作的研究。首先,设计了四个环节的预处理框架;其次,使用线性模型完成灰度化处理,使用大津法完成阈值分割处理,构建八... 详细信息

实现指针式仪表示数的视觉识别,是监控现场自动化和无人化的重要工作。本文以此为背景,开展了指针式仪表图像预处理工作的研究。首先,设计了四个环节的预处理框架;其次,使用线性模型完成灰度化处理,使用大津法完成阈值分割处理,构建八向连通链码确定表盘区域,采用腐蚀算法去除表盘噪声。实验结果表明,本文设计的预处理方案和相关方法,较好地提取了表盘目标区域,清晰地保留了各种特征,为后续的特征提取工作奠定了基础。

关键词：指针式仪表视觉识别阈值分割八向连通链码

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一种基于改进角度法的指针式仪表图像自动读数方法

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电测与仪表 2013年第11期50卷 115-118页

作者：王瑞李琦方彦军武汉大学自动化系武汉430072 海军工程大学机械工程系武汉430033

利用计算机进行指针式仪表的检定技术日趋成熟,其中仪表数值的判读算法还有一定缺陷,对读数精度造成影响。针对基于机器视觉的指针式仪表检定对高精度的要求,着重研究了计算机自动读数过程中的读数算法环节,提出了基于角度法和距离法的... 详细信息

利用计算机进行指针式仪表的检定技术日趋成熟,其中仪表数值的判读算法还有一定缺陷,对读数精度造成影响。针对基于机器视觉的指针式仪表检定对高精度的要求,着重研究了计算机自动读数过程中的读数算法环节,提出了基于角度法和距离法的改进角度法,该方法结合了角度法和距离法的优点,进一步提高了基于机器视觉的指针式仪表自动读数的精度。

关键词：指针式仪表角度法距离法改进的角度法

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