一种工厂巡检仪表状态视觉识别方法与流程

本发明涉及工业巡检图像识别，具体为一种工厂巡检仪表状态视觉识别方法。

背景技术：

1、工厂现场通常采用巡检机器人或固定式图像采集装置，对压力表、温度表、油位表等仪表以及现场状态指示部件进行图像采集和视觉识别，以获取设备运行状态；例如，公开的发明专利申请cn110111387b公开了一种基于表盘特征的指针表定位及读数方法，通过表盘模板特征匹配定位表盘，并提取指针位置以换算仪表读数；又如，公开的发明专利申请cn108921176b公开了一种基于机器视觉的指针式仪表定位与识别方法，通过仪表区域定位、图像预处理、指针提取和偏转角计算获得仪表读数；

2、现有技术主要侧重于从采集图像中定位仪表并提取读数，通常将单次图像识别结果直接作为状态判定依据，未针对支撑读数或状态判定的关键图像区域进行可信程度评价；当现场存在表盘反光遮挡指针末端、冷凝水或油污造成字符模糊、异物遮挡刻度，或者再次巡检时拍摄位置和角度发生变化等情况时，关键图像特征可能发生失真，但识别系统仍可能输出错误读数或错误状态；由于现有方法通常依据单帧图像独立进行识别，也难以判断识别结果变化是由设备实际状态变化引起，还是由成像条件变化引起，在图像证据不足时不能有效提示结果可信度不足或及时触发复检，容易造成异常状态漏报或者正常状态误报；因此，现有工厂巡检仪表视觉识别技术仍存在复杂成像条件下判读结果可靠性不足的问题，有必要提高对关键图像证据受干扰程度的识别能力，增强仪表状态判定结果的可信性和可用性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种工厂巡检仪表状态视觉识别方法，解决了上述背景技术中提到的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种工厂巡检仪表状态视觉识别方法，包括：

4、s1、针对待巡检仪表建立判读证据区域配置、各判读证据区域的历史外观基线以及图像坐标与量程刻度之间的登记关系；

5、s2、获取待巡检仪表的连续多帧图像，依据图像中的几何锚点与预先登记的构图信息进行图像配准，并从配准后的图像中提取判读证据区域；

6、s3、将各判读证据区域的当前图像特征与对应的历史外观基线进行比对，确定受反光、模糊、遮挡或拍摄几何变化影响的判读证据区域及其受干扰程度；

7、s4、依据登记关系、各判读证据区域及其受干扰程度，对待巡检仪表进行状态判读，生成读数区间或离散状态可信度标识；

8、s5、结合连续多帧图像的判读一致性、受干扰区域与判读偏离之间的对应关系以及历史状态记录，对判读偏离进行变化类型判定，并根据变化类型记录判读结果或重新采集图像进行复核判读。

9、优选的，s1，包括：

10、待巡检对象为指针式仪表；

11、将表盘中心、表盘外缘及能够稳定识别的刻度位置确定为几何锚点，将指针末端区、末端邻域刻度带、指针主干区及刻度锚点区确定为判读证据区域；

12、基于清晰登记图像建立历史外观基线，基于干扰验证图像确定不可独立判读边界以及受干扰程度与角度扩展量之间的对应关系，并根据与高可信判读结果对应的未受干扰清晰图像更新历史外观基线。

13、优选的，s2，包括：

14、在同一采集位置且拍摄参数一致的条件下采集连续图像；

15、对连续读数对象，依据允许示值误差和运行工况变化速率设置采集时间；

16、对离散状态对象，设置连续图像采集期间避开状态动作时间窗口；

17、在对象主体区域中提取几何锚点，根据几何锚点建立仿射变换关系或者单应变换关系，并依据由配准偏差形成的读数偏差或者状态边界偏差，确定当前图像作为判读输入或者重新采集图像。

18、优选的，对连续读数对象，依据允许示值误差和运行工况变化速率设置采集时间，包括：

19、获取连续读数对象当前运行工况对应的允许变化速率和允许示值误差，以连续图像采集期间的允许读数变化量不大于允许示值误差的一半为约束，设定连续图像总采集时间；

20、当运行工况切换时，依据切换后运行工况对应的允许变化速率重新设定连续图像总采集时间。

21、优选的，s3，包括：

22、提取各判读证据区域的高亮像素占比、梯度能量、拉普拉斯方差、边缘连续长度、非匹配连通区域覆盖比例及拍摄几何偏差量；

23、结合高亮像素占比和梯度能量确定反光受干扰程度，结合拉普拉斯方差和边缘连续长度确定模糊受干扰程度，并根据非匹配连通区域覆盖比例和拍摄几何偏差量分别确定遮挡受干扰程度和几何偏差受干扰程度；

24、将各受干扰程度中的最大值确定为综合受干扰程度；

25、当同一类型干扰出现在超过有效帧数量一半的图像中时，将对应判读证据区域标记为持续受干扰区域。

26、优选的，将各受干扰程度中的最大值确定为综合受干扰程度，包括：

27、依据当前图像质量特征在正常边界与不可独立判读边界之间的位置确定对应受干扰程度，记录与综合受干扰程度对应的干扰类型；

28、当综合受干扰程度达到不可独立判读边界时，将对应判读证据区域标记为不可独立判读区域。

29、优选的，s4，包括：

30、对指针式仪表，根据指针末端位置确定中心方向角，或者在指针末端不能独立支持判读时，根据指针主干区和指针根部区拟合中心方向角；

31、依据边缘提取偏差、拍摄几何偏差以及判读证据区域受干扰程度对应的角度扩展量确定读数边界；

32、对数字显示仪表，根据数字位候选字符、对应位权和小数点位置确定读数边界；

33、对指针式仪表和数字显示仪表，根据读数区间与允许示值误差的比较关系确定读数可信等级；

34、对离散状态对象，根据关键判读证据区域的有效状态和连续多帧图像的状态一致性确定状态可信度。

35、优选的，依据边缘提取偏差、拍摄几何偏差以及判读证据区域受干扰程度对应的角度扩展量确定读数边界，包括：

36、对于指针式仪表，根据清晰登记图像中指针方向提取值与确认方向值之间的偏差确定边缘提取角度扩展量，根据几何锚点残差与读数标尺登记关系确定拍摄几何角度扩展量，根据综合受干扰程度查询或者插值得到指针定位区域和刻度锚点区域的附加角度扩展量；

37、将各角度扩展量累加至中心方向角两侧，并依据读数标尺登记关系确定读数下界和读数上界。

38、优选的，s5，包括：

39、将当前读数区间与正常运行范围及历史可信判读记录进行比对，或者将当前离散状态与历史可信判读记录进行比对，生成待核验偏离标识；

40、当关联于待核验偏离的关键判读证据区域未受干扰且连续多帧判读一致时，将当前判读结果写入历史可信判读记录；

41、当关键判读证据区域受干扰，或者当前判读结果为中可信且不能确定偏离类型时，根据主要干扰类型调整采集条件并重新采集图像。

42、优选的，当关联于待核验偏离的关键判读证据区域未受干扰且连续多帧判读一致时，将当前判读结果写入历史可信判读记录，包括：

43、对连续读数对象，核验各有效帧读数区间的共同覆盖范围及辅助判读证据区域的变化方向；

44、对离散状态对象，核验各有效帧离散状态及关键判读证据区域的位置关系；

45、将通过核验的名义读数或者离散状态、可信度标识、采集时间、关键判读证据区域质量状态及偏离类型关联写入历史可信判读记录。

46、与现有技术相比，本发明提供了一种工厂巡检仪表状态视觉识别方法，具备以下有益效果：

47、1.本发明，通过针对待巡检对象设置直接参与读数确定或状态判定的判读证据区域，建立历史外观基线以及图像坐标与读数标尺或状态判据之间的登记关系，对连续多帧图像进行配准，并分别确定反光、模糊、遮挡和拍摄几何偏差对各判读证据区域的影响程度，使当前读数或离散状态能够按照实际可用的图像证据形成对应的读数区间或状态可信度标识；当判读结果出现偏离时，结合连续多帧图像的判读一致性、关键判读证据区域的受干扰状态和历史可信判读记录进行核验，并根据干扰类型重新采集图像进行复核；由此，能够减少关键图像证据失真造成的错误读数和错误状态输出，降低工业现场异常漏报及正常工况误报的风险，提高复杂成像条件下巡检状态判读的可靠性。

48、2.本发明，通过将经核验的高可信判读结果写入历史可信判读记录，并仅依据未受干扰的清晰图像更新历史外观基线，同时对疑似成像条件变化引起的判读偏离记录干扰类型、采集条件调整内容和复核结果，使后续巡检能够基于稳定的历史参照进行状态比较，防止反光、模糊、遮挡或者拍摄位置变化造成的异常图像被纳入正常基线，从而提高长期巡检过程中状态追溯和异常复核的可靠性。