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水表号码图像识别系统研究

作　者: 孟祥斌
导　师: 马斌
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 单片机 图像采集 图像预处理 水表号码识别 模板匹配 数字背景表达
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


传统抄表方式是由抄表员进户抄表,这种抄表方式的优点是简便易行,容易操作,一次性设备投入很小,但需要大量的抄表员,人员消耗巨大,不利于减员增效的需要,且用户水表数据的统计管理将十分繁琐,耗费大量人力,从长远来讲不够经济。随着信息社会的不断发展,图像处理和机器视觉技术在各行各业的应用不断发展,随着计算机技术的不断进步,各行业的管理手段正在从人工管理向自动或半自动方向转化,如车牌识别,印章识别和手写体数字识别等等,以计算机的实时控制系统来实现控制任务,从而提高了生产率,也提高了人们的生活质量。本文以水表号码识别为主要研究对象,对水表号码图像采集电路、图像处理和水表号码识别等部分,综合设计了水表号码图像识别系统。本文的工作包括以下几个方面:(1)本文采用单片机控制OV7670 CMOS图像传感器采集水表号码图像,由于单片机内部资源有限,所以扩展了32K的外部数据存储器,用于存储采集的水表号码图像数据。通过选取相关的器件,设计并制作了水表号码图像采集电路,编写了水表号码图像采集程序。(2)在进行水表号码识别之前,首先要对水表号码图像进行预处理,本文对水表号码图像进行灰度变换、图像滤波、二值化图像分割和数学形态学滤波等预处理。由于水表号码识别过程中,对水表号码的定位是关键,本文采用水表号码粗略定位和精确定位两个步骤,将水表号码进行定位分割。(3)研究了基于模板匹配数字识别算法和基于背景表达数字识别算法分别对水表图像进行识别,分析了这两种识别算法各自的优点和缺点,以最终要实现水表号码在硬件电路中直接读取的目的,本文最终采用基于数字背景表达的数字识别算法对水表号码进行识别。(4)控制器上设有无线数据传输模块,通过无线数据传输模块将水表号码识别结果向上发送给PC机,使用户用水信息在PC机上统一管理。最后,对全文所作的工作进行了总结,并对下一步研究工作进行了展望。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 研究背景  8
  1.2 抄表方式的发展现状  8-10
  1.3 课题研究的内容及意义  10-12
    1.3.1 课题研究的内容  10-11
    1.3.2 课题研究的意义  11-12
  1.4 本文的工作安排  12-13
第二章 水表号码识别系统的研究方案  13-16
  2.1 水表号码识别系统设计总体概述  13
  2.2 水表号码识别系统的实现方案  13-15
    2.2.1 水表号码识别系统的硬件电路设计方案  13-14
    2.2.2 水表号码识别系统的软件功能设计方案  14-15
  2.3 本章小结  15-16
第三章 水表号码识别系统的硬件电路设计  16-30
  3.1 图像采集电路硬件选择  16-22
    3.1.1 摄像头的选取  16-17
    3.1.2 OV7670 CMOS 图像传感器介绍  17-20
    3.1.3 单片机的选取  20
    3.1.4 STC12LE5A60S2 单片机介绍  20-22
  3.2 图像采集电路设计  22-25
    3.2.1 图像采集电路的控制单元  22-23
    3.2.2 OV7670 控制电路设计  23-24
    3.2.3 图像数据存储电路设计  24-25
  3.3 通信接口电路设计  25-27
    3.3.1 单片机与PC 机串口通信电路  25
    3.3.2 无线数据传输电路设计  25-27
  3.4 水表号码图像采集模块  27
  3.5 水表构造与摄像头安放位置分析  27-29
  3.6 本章小结  29-30
第四章 水表号码识别系统软件设计  30-44
  4.1 系统软件总体架构  30-31
  4.2 水表号码图像采集程序设计  31-41
    4.2.1 单片机采集水表号码图像数据  31-34
    4.2.2 水表号码图像保存及显示  34-41
  4.3 PC 机图像处理与识别界面设计  41-42
  4.4 无线数据传输程序设计  42-43
  4.5 本章小节  43-44
第五章 水表号码图像处理及识别  44-59
  5.1 水表号码图像预处理  44-51
    5.1.1 图像灰度变换  45-46
    5.1.2 图像滤波  46-47
    5.1.3 二值化图像分割  47-50
    5.1.4 数学形态学图像滤波  50-51
  5.2 水表号码定位  51-53
    5.2.1 水表号码粗略定位  52
    5.2.2 水表号码精确定位  52-53
  5.3 水表号码识别  53-58
    5.3.1 基于模板匹配号码识别  54-55
    5.3.2 基于背景表达号码识别  55-58
  5.4 本章小结  58-59
第六章 结论与展望  59-61
  6.1 结论  59
  6.2 展望  59-60
  6.3 本章小结  60-61
参考文献  61-64
作者简介  64
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  64-65
致谢  65-66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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