關于應用視覺識別技術實現(xiàn)機械水表智能化抄表的探索

高立沔 姜龍明

三川智慧科技股份有限公司 江西 鷹潭 335200

在當前社會不斷進步，供水企業(yè)蓬勃發(fā)展的情況下，對抄表工作的質(zhì)量和效率都提出了更高的要求，智能化、信息化已然成為當前背景下抄表系統(tǒng)發(fā)展的重點方向。在現(xiàn)代信息技術、互聯(lián)網(wǎng)技術以及無線通信等各種先進技術的支持下，智能抄表系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了集成化設計，極大地滿足了企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展需求。

1 智能化抄表及視覺識別技術應用的優(yōu)勢

智能化抄表系統(tǒng)是一種集信息的采集、識別以及費用管理等多種功能于一體的綜合性系統(tǒng)，該系統(tǒng)的合理應用，不僅能夠極大地降低企業(yè)運行過程中對于人力資源的需求，而且有效減少了由于人為因素影響造成的誤差，進一步提升了抄表作業(yè)的準確性，而且借助數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸，保障了信息傳遞的時效性，提升了抄表作業(yè)的效率。

視覺識別技術是當前一種較為先進的技術手段，能夠?qū)o態(tài)符號進行識別和傳遞，通過對于圖像的抓取和數(shù)字化處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對于圖像內(nèi)容的判別。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，人工智能以及互聯(lián)網(wǎng)技術逐漸得以普及，在日常生產(chǎn)和生活當中都得到了廣泛的應用。在機械水表智能化抄表設計中科學合理的應用該技術，能夠進一步提升抄表系統(tǒng)的智能化水平，降低運營成本[1]。常見的水表圖像拍照設備包括智能手機終端和專業(yè)手持拍照設備，二者的后臺運行系統(tǒng)實際上是相同的，本文主要以專業(yè)手持拍照終端為例進行分析。

2 視覺識別技術在機械水表智能化抄表設計中的應用

2.1 智能抄表裝置

智能抄表裝置的選擇包括通訊模塊、處理芯片、攝像頭以及液晶屏的選用。通訊模塊的選擇，不僅要確保其上下行速率符合智能抄表需求，而且還需要確保即便在地理位置較為偏遠的區(qū)域也能夠維持正常工作，并且具備相應GPS定位系統(tǒng)等。處理芯片的選擇，基于抄表作業(yè)的實際需求，智能抄表系統(tǒng)對相關數(shù)據(jù)的處理時限要求相對較低，并且無須芯片具有較高的實時處理能力以及大量數(shù)據(jù)運算能力，因此選擇STM32F407VET6型號的處理芯片就能夠滿足智能抄表要求，實現(xiàn)對于水表圖像的采集。攝像頭的主要作用是對所采集到的圖像進行識別，選用CMOS圖像傳感器即可滿足相應操作需求，而且這種傳感器體積和功耗都相對較小。液晶屏的主要作用是實現(xiàn)人機交互，通常選用分辨率合適、視角廣闊、不刺眼、色彩還原度較好的3.5寸TFTLCD電阻式觸摸模塊。

2.2 水表圖像識別

水表圖像識別主要包括兩個方面內(nèi)容，一方面為數(shù)字識別，另一方面為二維碼識別，由于二者形式存在一定差異，因此識別方式也不盡相同。在進行圖像識別的過程中，需要通過攝像頭將的水表圖案的截圖由通訊模塊傳送到服務器當中，然后進行圖像識別和處理，再存入到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)當中。

整個字輪數(shù)字識別流程包括圖像預處理、字輪區(qū)域定位、字符分別以及字符識別四個環(huán)節(jié)。在圖像采集的過程中，由于水表長期蒙塵或者拍攝環(huán)境光線不均勻等各種問題，難以保障圖像清晰度，此時就需要對圖像進行預處理，圖像預處理主要包括以下四個環(huán)節(jié)，第一，圖像灰度化，能夠在減小內(nèi)存占用的同時，縮短圖像處理時間；第二，直方圖均衡化，主要是針對自然光不均勻?qū)е聢D像亮度不均的處理，是對于灰度值的調(diào)整，灰度拉伸的計算公式為：g（x,y）=T[f（x,y）]；第三，圖像濾波去噪，在采集完圖像之后，需要進行傳輸，在此過程中可能會受到噪聲影響，需要進行濾波去噪處理，此時借助了二維高斯函數(shù)；第四，圖像二值化，能夠得到邊緣圖像，有助于后續(xù)字輪區(qū)定位。

字輪區(qū)的數(shù)字定位和識別。在對字輪區(qū)進行識別的過程中，由于數(shù)字以外的區(qū)域會對識別效果產(chǎn)生一定影響，因此需要通過霍夫圓檢測技術進行處理，并通過霍夫直線以及矩形輪廓對字輪區(qū)進行定位。然后對數(shù)字字符進行分割，并進行數(shù)字匹配識別，得到相應度數(shù)。數(shù)字字符分割就是將由數(shù)字定位得到的數(shù)字區(qū)域進行分割，以此降低后續(xù)數(shù)字識別的難度，然后通過匹配模板進行數(shù)字的識別，匹配識別主要是通過提取數(shù)字以及模板中的特征量進行對比和分析，得到與之相關性最大的數(shù)字，并將采集到的圖像進行歸類。由于所采集到的水表數(shù)字字符可能是完整的也可能是不完整的，所以在識別過程中需要先判斷字符的形態(tài)再進行分類識別。

二維碼的識別。由于在圖像拍攝的過程中，可能會存在各種因素的影響，導致圖像識別存在困難，因此需要對其進行濾波處理、二值化轉(zhuǎn)化、膨脹操作等一系列處理，其主要識別流程為圖像預處理、霍夫直線檢測、定位交點、反射變換校正以及Zbar識別[2]。

3 結(jié)束語

在智能化抄表系統(tǒng)中應用視覺識別技術，不僅能夠進一步提升系統(tǒng)運行的效率和準確性，還能夠有效降低運營成本，通過在智能抄表裝置中合理選用攝像頭以及液晶屏等，借助視覺識別技術進行數(shù)字和二維碼的識別，進而將獲得的數(shù)據(jù)自動劃入信息系統(tǒng)中，并進行自動結(jié)算。相信隨著視覺識別技術的深入應用，我國智能化抄表系統(tǒng)的設計會得到進一步提升。