图像识别机械表头位置的方法不够完善，恳请坛友给点建议

Malo

关于机械式表头的刻度位置识别
机械式表头一直在转动，边上有刻度，如图所示。借用正点原子的做法稍作改动，主控使用STM32F4，使用豪威的OV2640摄像头去读取影像信息，通过DMA的传输方式将摄像头图像信息搬运到屏幕上，最后识别显示屏上的颜色判断刻度线是否在屏幕指定位置。
目前功能已经实现，每次出现刻度时候即发出一个脉冲信号给外部接受设备。比如刻度5的时候发出一个脉冲，6的时候发出一个。。以此类推。。
不过有个小麻烦，两次发出脉冲的时间间隔不一样，要求达到的精度是1%以内。例如转动到标准的两个刻度之间间隔为100s，故每间隔发出的脉冲信号必须落在99s到101s之间，现在做到的精度有时候会偏离范围。
分析原因：
1.由于表头转动速度太慢，所以可能会导致每次刻度出现的时间会有误差
2.摄像头数据采集只要30帧，加上处理应该只有25帧，处理过慢。
请教各位坛友，从软件处理方式上出发，有没有更好的识别思路呢？改良精度的问题。


检测位置为图片中小红框区域，转动到中间位置的时候被检测到。
之前的测试方法为使用光电头采集上面的反光片，出来的脉冲信号是在精度要求范围内的。

yuangaoping

刻度盘边上附加个编码器，搞定

lcw_swust

没看懂第2条，究竟一秒处理多少帧？
只处理红框区域应该花不了多少时间吧。

hexenzhou

有意思的应用，不过1s内的精度识别应该可以做到吧，ROI的相对位置是不是固定的？

Malo

yuangaoping 发表于 2018-12-12 17:22
刻度盘边上附加个编码器，搞定

是的，那肯定可以 ，不过这边的需求是使用屏显的呢，然后加编码器的成本也太高了呢

Malo

lcw_swust 发表于 2018-12-12 20:40
没看懂第2条，究竟一秒处理多少帧？
只处理红框区域应该花不了多少时间吧。 ...

处理30帧是摄像头1秒只能传输30帧数据到MCU，这个是官方数据，靠DMA完成的。
处理红色小框内的数据是花不了多少时间的，不过处理红色小框内数据时是不进行DMA搬运传输，所以满打满算1秒钟给算传输25帧数据。

Malo

hexenzhou 发表于 2018-12-12 22:02
有意思的应用，不过1s内的精度识别应该可以做到吧，ROI的相对位置是不是固定的？ ...

相对位置是固定的，正常工作时候，表头和摄像头都是固定死的。
1秒钟内的精度也不太敢保证的，我的处理方法本身有缺陷，最后我才想明白的。
缺陷在于，在表头转动很慢的情况下，就例如前面说的100s转动了一位数字，这种情况下，在刻度条到达检测区域边缘时，若有若有，我是判定还没检测到的。直到真正被我判定为检测到的时间差距能有好多秒，究其原因一方面是处理思路的缺陷，另一方面表头转动为机械式，有误差在所难免。

既然表头和软件处理本身有问题，但是基于使用光电情况下数据是好的，所以我主要想把软件处理方面的误差给弥补掉。

armok.

“图片识别方法求助 ”不是合格标题，违反版规11。

如不修正将被封锁ID。

Malo

armok 发表于 2018-12-13 08:59
“图片识别方法求助 ”不是合格标题，违反版规11。

如不修正将被封锁ID。 ...

收到，及时修改完。

wye11083

你这定点区域直接二值化不就成了。当1的个数大于2／3最大值认为是1，小于1／3时认为是0，消除潜在干扰。

hexenzhou

那就是若有若无的状态判断问题了，这种边缘状态要多试试调整状态机的判断方法，比如连续多少次“有”才判断为有效，连续多少次“无”才判断为无效，很像一般信号的毛刺处理问题，就是要想方法去抖。

Malo

wye11083 发表于 2018-12-13 09:13
你这定点区域直接二值化不就成了。当1的个数大于2／3最大值认为是1，小于1／3时认为是0，消除潜在干扰。 ...

你好，谢谢提出宝贵建议。
二值化是判定在不在范围内之前就做好的工作，不然也没有办法进行识别了。后面说的，我们假定总像素只有90个，当1的个数正好在临界点，也就是60个时候，多次二值化在59个到61个之间跳变很好理解的，这样就发出多个脉冲信号了。

针对这个情况，我用了小聪明去变通。当检测到大于60个点时，改变条件只要检测到40个点即在当前区域内；当检测到数量小于40个时，表明区域离开，发出一个脉冲信号，开始下一轮的刻度检测。

我发的这个求助帖子，归根结底，是每次最后检测到小于40个点的时间出现了误差，这个时候不知道怎么改善好。

Malo

hexenzhou 发表于 2018-12-13 09:16
那就是若有若无的状态判断问题了，这种边缘状态要多试试调整状态机的判断方法，比如连续多少次“有”才判断 ...

根本原因是一样的，只能判定相对的区域已经到达，划清界限哪个算在区域哪个算不在，很难做到。
我的检测方法在理论上是绝对没有问题的，实际上就会产生这样的问题呢。

styleno1

了解过一个项目Pixy，颜色识别的。

mcu_lover

原图滤波后当成背景图，原图-背景图，得到差分图，对差分图二值化，算BOLB像素个数大小，满足就发信号1。当BLOB不存在时候就发送信号0

hexenzhou

你的边缘判定条件不仅要有二值化后的个数，还可以加入时序判定条件，小于40阈值条件后还要连续小于多少时间，比如连续1秒内小于40才算无效。

Malo

styleno1 发表于 2018-12-13 09:52
了解过一个项目Pixy，颜色识别的。

这个项目查看留言后去搜索了一下，是个很不错的设备，不过没有办法借鉴。我这个项目太苛刻了，总的来说只能要单片机来处理，能配上电脑这个早就完事了。我也想用FPGA处理会不会好点，后来想想处理方式不改变掉，换什么处理器都一样的。

Malo

hexenzhou 发表于 2018-12-13 10:09
你的边缘判定条件不仅要有二值化后的个数，还可以加入时序判定条件，小于40阈值条件后还要连续小于多少时间 ...

这个和原先的做法应该没有区别，并不是普通的按键消抖这样简单的。
需要严格控制输出脉冲的时间，像连续1s钟内没有得到40个像素点的做法，不够严谨的。
谢谢你给提出方案

Malo

mcu_lover 发表于 2018-12-13 10:01
原图滤波后当成背景图，原图-背景图，得到差分图，对差分图二值化，算BOLB像素个数大小，满足就发信号1。当 ...

大神说的非常专业啊，这些名词我从网上搜索了才有粗略了解。
我这个设备说白了根本算不上图像处理或者识别，因为识别的一整套过程都没有，只是单纯的做了一个区域的颜色像素点统计而已。
如果加上这些过程，处理器会花费很大时间和资源，而且我只用了SMT32F4处理，可能都处理不了。这样一来，原本的传输30帧，就会大幅度下降，都没有空余时间更新摄像头数据了。
不过这个提出的方法，我会多多找资料，尽量做到让整个处理过程得到改善。
非常感谢

wye11083

Malo 发表于 2018-12-13 09:36
你好，谢谢提出宝贵建议。
二值化是判定在不在范围内之前就做好的工作，不然也没有办法进行识别了。后面 ...

那你就调大阈值呗。90个像素，>=80个判1，<=60个判0。这就是典型的fir滤波器了吧，我猜的，因为fir也是只看有没有。注意太阳光会不会造成影响，如果有影响你要计算白天夜晚白色区域的亮度差，然后做差滤波，毕竟你这条件太单一了。

scsdwxj2005_5

燃气表抄表吧，这么做功耗能控制的住么。

Malo

scsdwxj2005_5 发表于 2018-12-13 15:24
燃气表抄表吧，这么做功耗能控制的住么。

一眼就被看穿了哈，是燃气抄表没错的，之前这种机械的表头都是看起始拍照做对比呢。
后面因为市场需求，出现了光电头检测铁片，一圈一个脉冲解放人工记录。
现在因为转动慢的时候实在太慢了，一圈转下来要个把小时，计量时间就打打增加了。
所以目前要转动一个数字就一个脉冲的，不需要转动一圈只需要转动过几个数字就能计量。
然后我就妥妥的出现问题求助广大坛友提供好的方案支持啦

Malo

scsdwxj2005_5 发表于 2018-12-13 15:24
燃气表抄表吧，这么做功耗能控制的住么。

功耗方面的话，直接使用的外部稳压电源供电，没有低功耗的需求。实际测量情况下，整个设备功耗也就100ma多点。
你所说到的功耗，在表头内部是有要求的，使用自带电池供电。我做的这个是外部检测的，不需要管功耗方面。

lcw_swust

Malo 发表于 2018-12-13 08:38
处理30帧是摄像头1秒只能传输30帧数据到MCU，这个是官方数据，靠DMA完成的。
处理红色小框内的数据是花不 ...

每秒25帧的速度还是不慢的，建议二值化后作一个重心或中心检测。

hexenzhou

搞得这么麻烦，直接在抄表的时候拍整张图片识别就好了，只在需要抄表的时候拍照，平时休眠，识别这个图片难度不高。单片机玩这个不合适，树莓派+摄像头最适合了，树莓派上运行python + opencv。

Malo

hexenzhou 发表于 2018-12-13 20:51
搞得这么麻烦，直接在抄表的时候拍整张图片识别就好了，只在需要抄表的时候拍照，平时休眠，识别这个图片难 ...

以前人工的时候是这样操作的。下面用摄像头检测整个过程，首位总共的脉冲数量（转过的数字个数）要准确，所以不能休眠。当前没有解决方案的话，树莓派会重点考虑的，之前就知道可以使用这个处理，只是个人对这个零基础，所以一直没有实施。