关于应用视觉识别技术实现机械水表智能化抄表的探索

高立沔 姜龙明

三川智慧科技股份有限公司 江西 鹰潭 335200

在当前社会不断进步，供水企业蓬勃发展的情况下，对抄表工作的质量和效率都提出了更高的要求，智能化、信息化已然成为当前背景下抄表系统发展的重点方向。在现代信息技术、互联网技术以及无线通信等各种先进技术的支持下，智能抄表系统已经实现了集成化设计，极大地满足了企业现代化发展需求。

1 智能化抄表及视觉识别技术应用的优势

智能化抄表系统是一种集信息的采集、识别以及费用管理等多种功能于一体的综合性系统，该系统的合理应用，不仅能够极大地降低企业运行过程中对于人力资源的需求，而且有效减少了由于人为因素影响造成的误差，进一步提升了抄表作业的准确性，而且借助数据传输系统，能够实现数据的实时传输，保障了信息传递的时效性，提升了抄表作业的效率。

视觉识别技术是当前一种较为先进的技术手段，能够对静态符号进行识别和传递，通过对于图像的抓取和数字化处理，能够实现对于图像内容的判别。随着现代科学技术的发展，人工智能以及互联网技术逐渐得以普及，在日常生产和生活当中都得到了广泛的应用。在机械水表智能化抄表设计中科学合理的应用该技术，能够进一步提升抄表系统的智能化水平，降低运营成本[1]。常见的水表图像拍照设备包括智能手机终端和专业手持拍照设备，二者的后台运行系统实际上是相同的，本文主要以专业手持拍照终端为例进行分析。

2 视觉识别技术在机械水表智能化抄表设计中的应用

2.1 智能抄表装置

智能抄表装置的选择包括通讯模块、处理芯片、摄像头以及液晶屏的选用。通讯模块的选择，不仅要确保其上下行速率符合智能抄表需求，而且还需要确保即便在地理位置较为偏远的区域也能够维持正常工作，并且具备相应GPS定位系统等。处理芯片的选择，基于抄表作业的实际需求，智能抄表系统对相关数据的处理时限要求相对较低，并且无须芯片具有较高的实时处理能力以及大量数据运算能力，因此选择STM32F407VET6型号的处理芯片就能够满足智能抄表要求，实现对于水表图像的采集。摄像头的主要作用是对所采集到的图像进行识别，选用CMOS图像传感器即可满足相应操作需求，而且这种传感器体积和功耗都相对较小。液晶屏的主要作用是实现人机交互，通常选用分辨率合适、视角广阔、不刺眼、色彩还原度较好的3.5寸TFTLCD电阻式触摸模块。

2.2 水表图像识别

水表图像识别主要包括两个方面内容，一方面为数字识别，另一方面为二维码识别，由于二者形式存在一定差异，因此识别方式也不尽相同。在进行图像识别的过程中，需要通过摄像头将的水表图案的截图由通讯模块传送到服务器当中，然后进行图像识别和处理，再存入到数据管理系统当中。

整个字轮数字识别流程包括图像预处理、字轮区域定位、字符分别以及字符识别四个环节。在图像采集的过程中，由于水表长期蒙尘或者拍摄环境光线不均匀等各种问题，难以保障图像清晰度，此时就需要对图像进行预处理，图像预处理主要包括以下四个环节，第一，图像灰度化，能够在减小内存占用的同时，缩短图像处理时间；第二，直方图均衡化，主要是针对自然光不均匀导致图像亮度不均的处理，是对于灰度值的调整，灰度拉伸的计算公式为：g（x,y）=T[f（x,y）]；第三，图像滤波去噪，在采集完图像之后，需要进行传输，在此过程中可能会受到噪声影响，需要进行滤波去噪处理，此时借助了二维高斯函数；第四，图像二值化，能够得到边缘图像，有助于后续字轮区定位。

字轮区的数字定位和识别。在对字轮区进行识别的过程中，由于数字以外的区域会对识别效果产生一定影响，因此需要通过霍夫圆检测技术进行处理，并通过霍夫直线以及矩形轮廓对字轮区进行定位。然后对数字字符进行分割，并进行数字匹配识别，得到相应度数。数字字符分割就是将由数字定位得到的数字区域进行分割，以此降低后续数字识别的难度，然后通过匹配模板进行数字的识别，匹配识别主要是通过提取数字以及模板中的特征量进行对比和分析，得到与之相关性最大的数字，并将采集到的图像进行归类。由于所采集到的水表数字字符可能是完整的也可能是不完整的，所以在识别过程中需要先判断字符的形态再进行分类识别。

二维码的识别。由于在图像拍摄的过程中，可能会存在各种因素的影响，导致图像识别存在困难，因此需要对其进行滤波处理、二值化转化、膨胀操作等一系列处理，其主要识别流程为图像预处理、霍夫直线检测、定位交点、反射变换校正以及Zbar识别[2]。

3 结束语

在智能化抄表系统中应用视觉识别技术，不仅能够进一步提升系统运行的效率和准确性，还能够有效降低运营成本，通过在智能抄表装置中合理选用摄像头以及液晶屏等，借助视觉识别技术进行数字和二维码的识别，进而将获得的数据自动划入信息系统中，并进行自动结算。相信随着视觉识别技术的深入应用，我国智能化抄表系统的设计会得到进一步提升。