(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211273983.7 (22)申请日 2022.10.18 (71)申请人 中国人民解 放军63796部队 地址 615000 四川省凉山彝族自治州西昌 市16信箱1组 (72)发明人 杨文　张文博　纪东升　徐东升　 田波　周昕晨　 (74)专利代理 机构 中国兵器 工业集团公司专利 中心 11011 专利代理师 刘瑞东 (51)Int.Cl. G06V 20/62(2022.01) G06V 20/52(2022.01) G06V 10/24(2022.01) G06V 10/774(2022.01)G06V 10/82(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种圆形指针式仪表校正和读数识别方法 (57)摘要 本发明涉及一种圆形指针式仪表校正和读 数识别方法， 属于圆形指针式仪表校正和读数识 别方法领域。 本发明使用深度学习方法检测仪表 盘中的刻度值作为关键点； 使用最小二乘法拟合 关键点椭圆的方法进行仪表的透视校正、 透视变 换和旋转校正； 识别指针角度； 计算指针读数。 本 发明提供一种圆形指针式仪表校正和读数识别 方法， 可以将倾斜和旋转的指针式仪表中的刻度 值位置由椭圆变换为正圆， 有利于提高指针仪表 读数识别的精度。 权利要求书4页 说明书6页 附图4页 CN 115512343 A 2022.12.23 CN 115512343 A 1.一种圆形指针式仪表校正和读数识别方法， 其特 征在于， 该 方法包括如下步骤： S101、 使用深度学习方法检测仪表盘中的刻度值作为关键点； S102、 使用最小二乘法拟合关键点椭圆的方法进行仪表的透视校正、 透视变换和旋转 校正； S103、 对指针进行直线拟合， 确定指针的方向； S104、 计算指针读数。 2.如权利要求1所述的圆形指针 式仪表校正和读数识别方法， 其特征在于， 所述步骤S1 中， 采用卷积神经网络检测仪表盘中的刻度值。 3.如权利要求2所述的圆形指针式仪表校正和读数识别方法， 其特征在于， 卷积神经网 络为Y0L0v5算法， 算法输入 是待检测图像； 网络输出为各刻度数值的类别、 中心 点位置和检 测框的宽度和高度。 4.如权利要求1 ‑3任一项所述的圆形指针式仪表校正和读数识别方法， 其特征在于， 所 述步骤S102中的透视校正是采用最小二乘法和所述关键点进 行椭圆拟合， 近似得到以关键 点为基准的椭圆， 包括： 椭圆的方程见 下式 Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+1＝0                   (1) 以图像左上角为原点， 原点左侧为x正轴方向， 原点下方为y轴正方向建立直角坐标系； 对检测到的仪表的关键点进行拟合， 采用最小二乘法计算参数A， B， C， D， E的值， 使 得检测到 的所有关键点使得式(2)最小： 其中N表示检测到的刻度值关键点的个数， (xi， yi)表示检测到的第i个关键点 坐标。 5.如权利要求4所述的圆形指针式仪表校正和读数识别方法， 其特征在于， 所述步骤 S102中的透 视变换是指将拟合的椭圆变换为 正圆， 计算透 视变换矩阵的步骤如下： S201、 确定 长轴和短轴的直线方程 由下式得到椭圆的几何中心(xc， yc) 由下式得到椭圆的长轴a和短轴b的长度 由下式计算椭圆长轴的水平倾 斜角度 θ权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115512343 A 2根据长轴的水平角度得到长轴所在直线的斜率kb＝arctanθ， 则短轴的直线斜率 则长轴和短轴的直线方程分别为 y＝kbx+yc‑kbxc                   (6) y＝kax+yc‑kaxc                   (7) S202、 计算长轴和短轴分别与椭圆和圆的交点 集合 由椭圆中心(xc， yc)和长轴b确定的椭圆外切圆方程 为 (x‑xc)2+(y‑yc)2＝b2                   (8) 则根据长轴和 短轴的直线方程(1)、 (6)、 (7)计算长轴和 短轴与椭圆的交叉点， 即透视 前关键点集合{S1， S1， S3， S4}； 根据长轴和短轴的直线方程(6)、 (7)、 (8)计算长轴和短轴与 椭圆外切圆的交叉点， 即透 视后的关键点 集合{S′1， S′2， S′3， S′4}； S203、 根据透 视前后关键点 集计算透 视变换矩阵P 透视变换的完整形式如下式所示 其中(u， v， w)是原始图像中的二维齐次坐标， (x， y， w ′)是透视变换后的二维齐次坐标， w＝1； 则使用下式来计算透 视变换后的二维平面 坐标(x′， y′)； 将透视前后的四组关键点坐标{S1， S1， S3， S4}和{S′1， S′2， S′3， S′4}代入式(10)， 令a33＝ 1； 解方程得到8个参数值， 从而得到 透视变换矩阵P。 6.如权利要求5所述的圆形指针式仪表校正和读数识别方法， 其特征在于， 所述步骤 S102中， 旋转校正是利用圆形指针仪表 起始刻度值与终止刻度值的连接线与水平坐标轴的 相对角度来实现仪表盘的旋转校正， 步骤如下： S301、 计算透 视变换后新的刻度值 坐标 使用式(10)计算图像透 视变化后起始刻度值 坐标(xs， ys)和终止刻度值 坐标(xe， ye)； S302、 计算起止刻度值所在的直线角度kl S303、 计算起止刻度值 坐标的中点 坐标(xse， yse)权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115512343 A 3