指针式仪表因设计结构简单、维护方便、防电磁干扰、经久耐用等优点,广泛应用于电力、厂矿、计量等行业。尤其是电力行业,指针式仪表广泛应用在电力设备运行状态监控、电力开关气体压力监测等方面,随着发电厂对于设备运行故障快速判断、定位并止损的追求,以往的人工巡检、抄表、记录模式已经不能适应发电厂对于管理及生产效率的要求,仪表的示值自动识别技术及分布式监测技术直接关系到发电厂自动化与信息化的发展进程。其中仪表示值的自动识别技术是实现发电厂内设备运行状态参数信息提取、融合、挖掘并为生产管理提供参考指导的前提。目前指针式仪表多采用基于机器视觉的自动识别原理,其关键技术主要有表盘回转中心的定位、指针中心线的提取,多指针表盘的自动识别以及表盘图像光照变化的自适应。当前这些技术在国内外已经取得了一定的进展,但不够深入及成熟,为了促进发电厂向自动化、信息化方向发展,本文以发电厂自动化改造的子项目为应用背景,以电厂内广泛使用的几款指针式仪表为识别对象,对比常用的仪表图像识别算法,设计出一套可行性强的指针式仪表识别方案,主要研究内容如下:一、结合表盘图像的结构特征,分析并总结出自动判读的具体步骤。考虑到常用的表盘回转中心定位算法需要采集多幅图像,或存在极大的时间复杂度,本文采用自适应阈值的canny算子检测出图像的单像素边缘,基于图像边缘点向回转中心投票的方案定位出表盘中心。该方法可基于一幅表盘图像快速解算出其回转中心及半径,并定位出表盘的指针显示区域,减少了表盘背景的干扰。二、检测表盘指针直线时,设计了过定点的Hough直线检测算法,该定点为表盘的回转中心。指针直线检测的时间复杂度从O(N3)降低到O(N2),采用该算法检测表盘指针中心线时,不需要提前经过细化处理,降低了单帧表盘图像的处理时间,并提高了指针检测的鲁棒性。三、仪表工作现场存在一定程度的光照度变化,本文分析对比了常用的图像光照度处理算法,最后采用基于高斯算子的局部阈值分割算法,以较小的时间复杂度,取得了良好的表盘图像分割效果。四、针对多指针表盘进行了深入研究,设计了基于颜色比重的思想提取并拟合出彩色指针;采用连通域面积阈值的滤波算法去除干扰刻度线并检测出表盘指针,解决了表盘指针在部分刻度线附近被油面截断而造成指针直线短、难以识别的问题。依据本文设计的自动识别方案,设计了表盘自动识别实验平台,通过仪表标准数值、估读结果、自动识别结果之间的比对,发现自动识别的误差不超过表盘最小刻度的1/3,高于人工估读的精度,验证了本方案的可行性及工程实用价值。