關于應用視覺識別技術實現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，供水企業蓬勃發展的情況下，對抄表工作的質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發展的重點方向。在現代信息技術、互聯網技術以及無線通信等各種先進技術的支持下，智能抄表系統已經實現了集成化設計，極大地滿足了企業現代化發展需求。

1 智能化抄表及視覺識別技術應用的優勢

智能化抄表系統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，該系統的合理應用，不僅能夠極大地降低企業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的準確性，而且借助數據傳輸系統，能夠實現數據的實時傳輸，保障了信息傳遞的時效性，提升了抄表作業的效率。

視覺識別技術是當前一種較為先進的技術手段，能夠對靜態符號進行識別和傳遞，通過對于圖像的抓取和數字化處理，能夠實現對于圖像內容的判別。隨著現代科學技術的發展，人工智能以及互聯網技術逐漸得以普及，在日常生產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手持拍照設備，二者的后臺運行系統實際上是相同的，本文主要以專業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域也能夠維持正常工作，并且具備相應GPS定位系統等。處理芯片的選擇，基于抄表作業的實際需求，智能抄表系統對相關數據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據運算能力，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容，一方面為數字識別，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，再存入到數據管理系統當中。

整個字輪數字識別流程包括圖像預處理、字輪區域定位、字符分別以及字符識別四個環節。在圖像采集的過程中，由于水表長期蒙塵或者拍攝環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節，第一，圖像灰度化，能夠在減小內存占用的同時，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導致圖像亮度不均的處理，是對于灰度值的調整，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；第四，圖像二值化，能夠得到邊緣圖像，有助于后續字輪區定位。

字輪區的數字定位和識別。在對字輪區進行識別的過程中，由于數字以外的區域會對識別效果產生一定影響，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進行定位。然后對數字字符進行分割，并進行數字匹配識別，得到相應度數。數字字符分割就是將由數字定位得到的數字區域進行分割，以此降低后續數字識別的難度，然后通過匹配模板進行數字的識別，匹配識別主要是通過提取數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字，并將采集到的圖像進行歸類。由于所采集到的水表數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 結束語

在智能化抄表系統中應用視覺識別技術，不僅能夠進一步提升系統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字和二維碼的識別，進而將獲得的數據自動劃入信息系統中，并進行自動結算。相信隨著視覺識別技術的深入應用，我國智能化抄表系統的設計會得到進一步提升。