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电表抄表中的识别算法研究

作　者: 荆倩倩
导　师: 祝宇鸿
学　校: 吉林大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 字段区域图像分割数字识别倾斜度矫正
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 76次
引　用: 1次
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内容摘要

从电的普及开始,电表就作为一种重要的管理协调工具应运而生。为统计用电数据,电力部门需要安排专人周期性进行抄表工作。随着科技的发展,市面上出现了具有自动识别和传输功能的智能电表,但受经济限制,此类电表未得到广泛普及。在现存的大量电表中,有很多位于房屋高处、电线杆顶部等不方便读取的位置,需要工人爬杆抄表。这种获取数据的方式容易出现错误,并且存在安全隐患。为解决这一问题,可以采用一下智能系统:摄像头拍摄电表图像,送入图像处理系统,对图像进行相应处理、判断,完成电表图像自动识别。基于这一系统,本文在假设已获取电表图像的条件下,研究了电表抄表中的识别算法。电表抄表中的识别算法主要应用了图像预处理、图像分割、字符识别等图像处理相关算法。其识别过程与车牌识别有一定类似性,但由于电表表盘本身特征,要求对其识别算法进行特定的设计和改进。本文的主要研究内容包括以下几点。1.电表字段区域的分割。此部分主要完成将电表示数区域从电表图像中分离的工作。通过阅读和分析相关的图像分割算法,结合电表图像字段区域特征,(主要包括字段区域笔画特征、几何特征、灰度特征等),分别基于三种图像分割原理进行了三种算法的设计和仿真,三种算法分别是:基于纹理特征的分割算法、基于投影的分割算法、基于形态学的分割算法。最后分析三种算法的优缺点,综合了其中两种算法,确定了本文采用的两步分割算法:基于纹理特征的初定位和基于形态学特征的精确定位。2.纠正字段区域的倾斜现象。在识别的电表图像过程中,倾斜现象对识别率影响较大,倾斜现象分两种:二维倾斜和三维倾斜。二维倾斜是指在拍摄过程中电表所在平面和镜头所在平面平行时发生的倾斜现象,三维倾斜则是两者所在的平面不平行,使得图像发生形变的倾斜现象,又称为景深现象。对于二维倾斜,本文利用Hough变换检测倾斜角度,利用坐标逆映射和双线性差值设计了图像旋转算法。对于三维倾斜,改变算法寻找基准线方法,并利用对单字的缩放减小了景深现象的影响。3.完成数字的精确定位。利用字段区域的水平投影和垂直投影,将单个数字从字段区域中分离出来。4.设计并实现了整字识别。本文分类阐述了常用的数字识别算法及其原理,根据已有算法和数字本身特征,本文设计了基于穿线法和形态学的整数识别算法,并在原有的七段投影数字识别法基础上进行了算法改进,形成了新的七段投影数字识别算法,较前两中算法有更好的识别率。5.设计并实现了半字识别。半字识别算法是基于整数识别中的七段投影法实现的,并利用投影法寻找半字基准线以确定小数点后第二位数据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-13
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 电表抄表中识别算法概述  10
  1.3 电表抄表识别算法的研究现状  10-11
  1.4 论文结构  11-13
第2章电表识别中的常用算法概述  13-27
  2.1 图像增强算法  13-17
    2.1.1 频域图像增强算法  13-14
    2.1.2 空域图像滤波算法  14-16
    2.1.3 基于灰度直方图的图像增强算法  16-17
  2.2 图像分割算法  17-20
    2.2.1 阈值分割算法  17-18
    2.2.2 基于灰度图像的图像分割算法  18-19
    2.2.3 基于彩色图像的分割算法  19-20
  2.3 倾斜度矫正算法  20-21
  2.4 数字识别算法  21-25
    2.4.1 基于神经网络的数字识别方法  21-22
    2.4.2 基于数字字符特征的识别方法  22-25
      2.4.2.1 基于形态学的识别原理  22-23
      2.4.2.2 基于穿线法的识别原理  23
      2.4.2.3 基于投影法的识别原理  23-25
  2.5 本章小结  25-27
第3章电表字段区域提取算法  27-41
  3.1 电表图像预处理算法  27-29
  3.2 电表字段区域分割算法  29-39
    3.2.1 电表字段区域的主要特征  29
    3.2.2 基于投影法的分割算法  29-30
    3.2.3 基于纹理特征的分割算法  30-34
    3.2.4 基于形态学的分割算法  34-36
    3.2.5 本文采用的分割算法及实验结果  36-39
  3.3 本章小结  39-41
第4章电表字段区域识别算法  41-53
  4.1 字段区域数字精确定位算法  41-46
    4.1.1 字段区域倾斜度矫正算法  41-44
    4.1.2 字段区域字符分割算法  44-46
  4.2 电表整字识别算法  46-51
    4.2.1 基于穿线法的数字识别算法  46-47
    4.2.2 基于形态学和穿线法的数字识别算法  47-48
    4.2.3 基于投影法的识别算法  48-51
  4.3 电表半字识别算法  51-52
  4.4 本章小结  52-53
第5章算法总结  53-55
总结与展望  55-57
参考文献  57-59
致谢  59

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