基于机器视觉的冷水水表自动检定系统研究
发布时间：2022-02-22 10:50
水表的准确度对节能降耗具有重要的意义,我国规定水表在进入市场前必须进行质检。目前,国内绝大部分的水表检定站仍采用以人工检定为主导的水表检定方法,长期重复的工作和个人主观因素的影响,使得水表检定效率和准确度都不理想,因此,研发一种水表自动检定系统来替代人工检定成为水表检定行业的迫切需求。本文以国内某水表检定站的冷水水表检定为研究对象,设计了一套基于机器视觉的冷水水表自动检定系统,实现了五种不同口径冷水水表的自动检定。首先,根据检定系统的性能指标,对系统中的硬件平台和软件平台分别进行了方案设计。通过对比实验,完成了视觉器件的选型工作,设计了一套面向表盘面图像采集的打光方案,保证了图像采集过程中光照环境的稳定,完成了冷水水表检定的硬件视觉平台。然后对冷水水表中的指针和字轮识别分别进行了研究。指针读数的识别采用Hough梯度圆检测对子表盘区域定位,通过最小二乘法拟合出指针转动的轴心,以指针转动轴心为圆心依次创建三个同心圆,计算指针轮廓与同心圆的交点,求出指针转动的斜率并转换成相应的转动刻度值,实现了不同口径冷水水表指针读数的准确判读。字轮读数的识别通过迁移学习的方法,使用预训练后的卷积神经网络...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状与分析
1.2.1 指针识别研究现状
1.2.2 字轮识别研究现状
1.3 研究内容
1.4 章节安排
第2章 冷水水表检定系统设计
2.1 机器视觉简介
2.2 检定系统需求
2.2.1 检定站工作流程
2.2.2 水表检定精度的计算
2.3 水表检定系统总体方案设计
2.3.1 硬件平台设计
2.3.2 软件平台设计
2.4 硬件平台搭建
2.4.1 视觉器件选型
2.4.2 打光方案设计
2.4.3 硬件平台搭建
2.5 本章小结
第3章 指针读数识别研究
3.1 图像采集和预处理
3.1.1 图像采集视觉软件
3.1.2 图像预处理
3.2 指针区域定位
3.2.1 Hough梯度圆检测
3.2.2 参数设定
3.3 指针读数识别
3.3.1 指针转动轴心识别
3.3.2 指针转动角度识别
3.3.3 读数误差纠正
3.3.4 数据整合
3.3.5 指针读数识别实验
3.4 本章小结
第4章 字轮读数识别研究
4.1 传统数字识别方法
4.2 卷积神经网络选取
4.3 创建数据集
4.3.1 字轮框定位
4.3.2 字轮分割
4.3.3 冷水水表字轮数据集
4.4 字轮读数识别
4.4.1 训练卷积神经网络模型
4.4.2 字轮读数识别实验
4.5 本章小结
第5章 冷水水表自动检定实验
5.1 检定系统软件平台
5.1.1 系统登录界面
5.1.2 参数设置界面
5.1.3 创建定位模板界面
5.1.4 手动测试界面
5.1.5 实时显示界面
5.2 冷水水表检定实验
5.2.1 指针检定实验
5.2.2 字轮检定实验
5.2.3 检定效率对比
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]离散Hopfield神经网络在车牌识别系统中的应用[J]. 皇甫磊磊,阎瑞兵,赵晓晓. 信息与电脑(理论版). 2018(17)
[2]基于机器视觉的浮选气泡体积和表面积测量研究[J]. 梁秀满,刘文涛,牛福生,田童. 光学学报. 2018(12)
[3]基于机器视觉的热轧中间坯镰刀弯在线检测系统[J]. 徐冬,杨荃,王晓晨,孙友昭,刘克东,代振洋. 中南大学学报(自然科学版). 2018(07)
[4]基于机器视觉检测印刷码的改进模板匹配算法研究[J]. 钱俞好,周军,田胜,李少辉. 机电工程. 2018(04)
[5]基于机器视觉的指针式仪表示数识别方法研究[J]. 童伟圆,葛一粟,杨程光,金一鸣,高飞. 计算机测量与控制. 2018(03)
[6]改进ORB和Hough变换的指针式仪表识读方法[J]. 高建龙,郭亮,吕耀宇,吴清文,母德强. 计算机工程与应用. 2018(23)
[7]中国水表产业现状与产业升级路径对策研究[J]. 罗艳,敖开才,张学昌. 工业计量. 2018(01)
[8]深度卷积神经网络在水表字符图像识别上的应用[J]. 莫宇琨,信昆仑,陈能. 供水技术. 2017(05)
[9]基于卷积神经网络的自然场景中数字识别[J]. 周成伟. 计算机技术与发展. 2017(11)
[10]巡检机器人中的指针式仪表读数识别系统[J]. 许丽,石伟,方甜. 仪器仪表学报. 2017(07)
硕士论文
[1]基于机器视觉的嵌入式仪表读数识别系统研究[D]. 屠震元.浙江理工大学 2015
[2]基于模板匹配的水表读数识别方法研究[D]. 李乾坤.华中师范大学 2014
[3]基于ANDROID平台的水表字符识别算法研究[D]. 张秋月.杭州电子科技大学 2014
[4]数显仪表数字字符快速识别系统的研究[D]. 田自君.电子科技大学 2007
[5]仪器仪表数字图像识别及其应用研究[D]. 李貌.广东工业大学 2006
本文编号：3639300
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状与分析
1.2.1 指针识别研究现状
1.2.2 字轮识别研究现状
1.3 研究内容
1.4 章节安排
第2章 冷水水表检定系统设计
2.1 机器视觉简介
2.2 检定系统需求
2.2.1 检定站工作流程
2.2.2 水表检定精度的计算
2.3 水表检定系统总体方案设计
2.3.1 硬件平台设计
2.3.2 软件平台设计
2.4 硬件平台搭建
2.4.1 视觉器件选型
2.4.2 打光方案设计
2.4.3 硬件平台搭建
2.5 本章小结
第3章 指针读数识别研究
3.1 图像采集和预处理
3.1.1 图像采集视觉软件
3.1.2 图像预处理
3.2 指针区域定位
3.2.1 Hough梯度圆检测
3.2.2 参数设定
3.3 指针读数识别
3.3.1 指针转动轴心识别
3.3.2 指针转动角度识别
3.3.3 读数误差纠正
3.3.4 数据整合
3.3.5 指针读数识别实验
3.4 本章小结
第4章 字轮读数识别研究
4.1 传统数字识别方法
4.2 卷积神经网络选取
4.3 创建数据集
4.3.1 字轮框定位
4.3.2 字轮分割
4.3.3 冷水水表字轮数据集
4.4 字轮读数识别
4.4.1 训练卷积神经网络模型
4.4.2 字轮读数识别实验
4.5 本章小结
第5章 冷水水表自动检定实验
5.1 检定系统软件平台
5.1.1 系统登录界面
5.1.2 参数设置界面
5.1.3 创建定位模板界面
5.1.4 手动测试界面
5.1.5 实时显示界面
5.2 冷水水表检定实验
5.2.1 指针检定实验
5.2.2 字轮检定实验
5.2.3 检定效率对比
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]离散Hopfield神经网络在车牌识别系统中的应用[J]. 皇甫磊磊,阎瑞兵,赵晓晓. 信息与电脑(理论版). 2018(17)
[2]基于机器视觉的浮选气泡体积和表面积测量研究[J]. 梁秀满,刘文涛,牛福生,田童. 光学学报. 2018(12)
[3]基于机器视觉的热轧中间坯镰刀弯在线检测系统[J]. 徐冬,杨荃,王晓晨,孙友昭,刘克东,代振洋. 中南大学学报(自然科学版). 2018(07)
[4]基于机器视觉检测印刷码的改进模板匹配算法研究[J]. 钱俞好,周军,田胜,李少辉. 机电工程. 2018(04)
[5]基于机器视觉的指针式仪表示数识别方法研究[J]. 童伟圆,葛一粟,杨程光,金一鸣,高飞. 计算机测量与控制. 2018(03)
[6]改进ORB和Hough变换的指针式仪表识读方法[J]. 高建龙,郭亮,吕耀宇,吴清文,母德强. 计算机工程与应用. 2018(23)
[7]中国水表产业现状与产业升级路径对策研究[J]. 罗艳,敖开才,张学昌. 工业计量. 2018(01)
[8]深度卷积神经网络在水表字符图像识别上的应用[J]. 莫宇琨,信昆仑,陈能. 供水技术. 2017(05)
[9]基于卷积神经网络的自然场景中数字识别[J]. 周成伟. 计算机技术与发展. 2017(11)
[10]巡检机器人中的指针式仪表读数识别系统[J]. 许丽,石伟,方甜. 仪器仪表学报. 2017(07)
硕士论文
[1]基于机器视觉的嵌入式仪表读数识别系统研究[D]. 屠震元.浙江理工大学 2015
[2]基于模板匹配的水表读数识别方法研究[D]. 李乾坤.华中师范大学 2014
[3]基于ANDROID平台的水表字符识别算法研究[D]. 张秋月.杭州电子科技大学 2014
[4]数显仪表数字字符快速识别系统的研究[D]. 田自君.电子科技大学 2007
[5]仪器仪表数字图像识别及其应用研究[D]. 李貌.广东工业大学 2006
本文编号：3639300
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