一种基于改进U2型网络的仪表识别方法

技术领域

本发明涉及一种基于改进U

背景技术

指针式仪表作为工业上最长用的仪表，具有可靠，维护简单，价格低廉等诸多优点，同时可以适应各种不同场景，如高压、高温、高辐射等环境；但由于其工作环境的严苛性，读表操作通常无法通过人工完成，因此自动读数成为了解决该问题的方法。

发明内容

基于深度学习的图像分割技术对外界干扰因素有更强的稳定性，达到更精确的自动读数，从而能够保证工业生产过程中的实时监测；这种方案既不需要对传统车间进行大规模整改就能够达到节约时间、节省人力物力的目的，还能够达到比较良好的自动识别读数效果；

U

Grouped Conv最早是在AlexNet中出现，由于当时硬件发展不够导致无法在一个GPU通道下进行运算，所以将特征图分给两个GPU进行计算，之后再将两个计算结果进行拼接操作(concatenation)；简单来说就是将输入通道H*W*C

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，提供一种基于改进U

获取待识别的仪表图像和仪表预设数据；

将待识别的仪表图像输入训练好的基于改进U

将带有掩码的图片上环形表盘刻度展开为二维矩阵图像，再将二维矩阵图像转换为一维刻度数组；

对所述刻度数组使用均值滤波进行降噪处理得到指针所经过的表盘刻度个数Point_num和总的表盘刻度Nums；

基于指针所经过的表盘刻度个数Point_num和总的表盘刻度Nums，计算得到最终的仪表读数，作为仪表识别结果。

在一些实施例中，将带有掩码的图片上环形表盘刻度展开为二维矩阵图像，包括：

X＝cx+r*sinθ

Y＝cy-r*cosθ

其中X、Y是展开为矩形之后的坐标，cx和cy为环形的中心坐标，r为半径，θ为刻度对应的旋转角度。

在一些实施例中，基于指针所经过的表盘刻度个数Point_num和总的表盘刻度Nums，计算得到最终的仪表读数，包括：

其中Num表示仪表读数，Point_num表示指针所经过的表盘刻度个数，Nums表示总的表盘刻度，R是该仪表的量程。

在一些实施例中，所述基于改进U

在一些实施例中，所述基于改进U

获得带标签的仪表图像数据集，将数据集分为训练集、验证集和测试集，所述标签包括指针、表盘刻度和背景；

利用所述数据集对基于改进U

在一些实施例中，利用所述数据集对基于改进U

利用labelme做数据标记后将jpg格式仪表图片转成单通道png格式图片，且0为背景、1为指针、2为刻度，之后将原图和对应的png图片输入到网络中进行训练，然后将得到的刻度和指针与对应的png图片进行比较，通过不断调整参数使两者之间的差距最小化，得到训练好的基于改进U

在一些实施例中，所述仪表预设数据包括同一仪表的刻度值、分度值和量程信息。

第二方面，本发明提供了一种基于改进U

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面所述方法的步骤。

第三方面，本发明提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。

有益效果：本发明提出的一种基于改进U

附图说明

图1是本发明实施例的Grouped Conv操作示意图；

图2是本发明实施例提供的方法流程图；

图3是U

图4是U

图5是改进后的RSU模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述：

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

实施例1

一种基于改进U

获取待识别的仪表图像和仪表预设数据；

将待识别的仪表图像输入训练好的基于改进U

将带有掩码的图片上环形表盘刻度展开为二维矩阵图像，再将二维矩阵图像转换为一维刻度数组；

对所述刻度数组使用均值滤波进行降噪处理得到指针所经过的表盘刻度个数Point_num和总的表盘刻度Nums；

基于指针所经过的表盘刻度个数Point_num和总的表盘刻度Nums，计算得到最终的仪表读数，作为仪表识别结果。

在一些实施例中，将带有掩码的图片上环形表盘刻度展开为二维矩阵图像，包括：

X＝cx+r*sinθ

Y＝cy-r*cosθ

其中X、Y是展开为矩形之后的坐标，cx和cy为环形的中心坐标，r为半径，θ为刻度对应的旋转角度。

在一些实施例中，基于指针所经过的表盘刻度个数Point_num和总的表盘刻度Nums，计算得到最终的仪表读数，包括：

其中Num表示仪表读数，Point_num表示指针所经过的表盘刻度个数，Nums表示总的表盘刻度，R是该仪表的量程。

在一些实施例中，所述基于改进U

在一些实施例中，所述基于改进U

获得带标签的仪表图像数据集，将数据集分为训练集、验证集和测试集，所述标签包括指针、表盘刻度和背景；

利用所述数据集对基于改进U

在一些实施例中，利用所述数据集对基于改进U

利用labelme做数据标记后将jpg格式仪表图片转成单通道png格式图片，且0为背景、1为指针、2为刻度，之后将原图和对应的png图片输入到网络中进行训练，然后将得到的刻度和指针与对应的png图片进行比较，通过不断调整参数使两者之间的差距最小化，得到训练好的基于改进U

在一些实施例中，所述仪表预设数据包括同一仪表的刻度值、分度值和量程信息。

如图2所示，一种基于改进U

步骤1：获得实拍得到的同一指针式仪表图像数据集，将此数据集按6：2：2的比例分为训练集、验证集和测试集，同时记录这种仪表的刻度值、分度值和量程等固定信息作为预设数据输入到改进后的U

其中Num表示仪表读数，Point_num表示指针所经过的表盘刻度个数，Nums表示总的表盘刻度，R是该仪表的量程；

步骤2：使用改进后的U

步骤3：将上述通过U

X＝cx+r*sinθ

Y＝cy-r*cosθ (2)

其中X、Y是展开为矩形之后的坐标，cx和cy为环形的中心坐标，r为半径，θ为刻度对应的旋转角度；

步骤4：对上述刻度数组使用均值滤波进行降噪处理，均值滤波是一种线性滤波器，将一个窗口区域中的像素计算平均值，然后将窗口中计算得到的均值设置为当前锚点上的像素值，均值滤波用卷积实现，得到的像素值需除以窗口尺寸大小；均值滤波操作简单，效率高，对于指针和刻度这类较为单一分割图像能够很好地降噪，从而更好确定指针相对刻度的位置，最后根据预设数据进行读数。

所述步骤1中，将所述预设数据，如表盘量程、分度值等信息作为超参数输入到改进的U

所述步骤2中，分割的具体操作是先利用labelme做数据标记后将jpg格式仪表图片转成单通道png格式图片，且0为背景、1为指针、2为刻度，之后将原图和对应的png图片输入到网络中进行训练，然后将得到的刻度和指针与对应的png图片进行比较，通过不断调整参数使两者之间的差距最小化。

所述步骤3中，以图像中心为原点、一定宽度进行扫描，将仪表盘的刻度和指针展开为矩形的图像，之后将两张图像通过竖向叠加，转变为一维数组，绘制为折线图。

所述步骤4中，对得到的图像通过均值滤波进行降噪处理，便于后期更清楚读数；之后通过定位每一个尖峰的点，即可得刻度盘的刻度数量以及刻度的位置，并可定位到指针在刻度盘中的相对位置，再根据预设数据计算即可得到该表盘的百分比数值。

所述方法应基于摄像头，同时在后端能够实时对所得到的示数；以化工厂为例，需要在仪表密集处安装固定摄像头，然后将得到的画面传输到程序中，先通过改进后的U

实施例2

第二方面，本实施例提供了一种基于改进U

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据实施例1所述方法的步骤。

实施例3

第三方面，本实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1所述方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。