JP2004133560A

JP2004133560A - Automatic reading method and automatic reader for analog meter

Info

Publication number: JP2004133560A
Application number: JP2002295491A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Ito; 伊藤　憲彦
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-08
Also published as: JP4020377B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically read a value that an analog meter indicates by image processing and to provide digital signals suitable for computer management. <P>SOLUTION: Initialization (setting of the rotation center of a pointer, a needle movable area and the scale information of a dial) is performed, the images of the needle movable area are respectively extracted from a reference image and a measurement image and the two extracted images are transformed by using polar coordinates with the rotation center as a reference and respectively transformed to the images linearly indicating the rotation angle of the pointer. The rotation angle of the pointer is obtained on the basis of the two images after polar coordinate transformation, and the obtained rotation angle is correlated to the scale information to obtain the indication value of the pointer of the measurement image. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アナログメータの自動読み取り方法および自動読み取り装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、単針回転型アナログメータの画像について画像処理を行い、指示針の指示値を読み取るアナログメータの自動読み取り方法および自動読み取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧力計や温度計などには、単針回転型のアナログメータが多く使用されている。アナログメータは、その性質上、指示値をデジタル信号に直接変換するのが困難であり、継続してデータを収集するなど信頼性の高い観測を長期的に行う場合などには、結局、計測者が指示針を目で見て確認してその指示値を読み取るようにしていた。
【０００３】
なお、画像処理によりアナログメータの指示値を読み取る方法としては、例えば特開２００２−１８８９３９号公報に開示された技術がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１８８９３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、遠隔地の無人観測所等に設置されているアナログメータについては、その指示値を読み取るために観測者がわざわざ無人観測所等まで出かけるのは困難であり現実的ではない。また、アナログメータの指示値をコンピュータで管理し易いデジタルデータとして入手したいとの要請もあった。
【０００６】
一方、無人観測所等に設置されているアナログメータをデジタルメータに交換することで、その指示値をコンピュータ管理に適したデジタル信号として得ることができると共に、観測者がわざわざ無人観測所等に出かけなくてもオンラインで指示値を知ることが可能になる。しかしながら、デジタルメータをアナログメータに交換するのには費用がかかり、特に、全国各地の無人観測所等で使用されているアナログメータの多さを考慮すると、莫大な費用がかかってしまう。
【０００７】
また、特開２００２−１８８９３９号の方法は、メータ画像から画素の輝度値（グレイ値）をもとに針と思われる部分を探し出し、抜き出した後、角度を計算しているが、ノイズやメータの汚れ、撮影時の照明条件などの影響により間違った部分を針として認識するおそれがあり、信頼性に劣っていた。
【０００８】
本発明は、アナログメータの指示値を遠隔地から自動的に読み取ることができ、しかもコンピュータ管理に適したデジタル信号を得ることができると共に、信頼性の高いアナログメータの自動読み取り方法および自動読み取り装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために請求項１記載のアナログメータの自動読み取り方法は、アナログメータの画像について、指示針の回転中心と、指示針の可動範囲であって目盛盤が無地であり且つ回転中心を中心にした円弧状の針可動領域と、目盛盤の目盛情報を設定し、計測を開始する前のアナログメータの基準画像と指示針が回転した状態のアナログメータの計測画像から針可動領域の画像をそれぞれ抽出し、抽出した２つの画像を回転中心を基準に極座標変換して指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換し、極座標変換後の２つの画像に基づいて指示針の回転角を求め、求めた回転角を目盛情報に対応させて計測画像の指示針の指示値を求めるものである。
【００１０】
即ち、初期設定として指示針の回転中心と、針可動領域と、目盛盤の目盛情報を設定し、これらの設定に基づいて画像処理を行い、計測画像の指示針の指示値を求める。円弧状の針可動領域の画像を指示針の回転中心を基準にして極座標変換すると、針可動領域の周方向（指示針の回転方向）と径方向（指示針の長さ方向）を直交する２方向とする矩形の画像に変換することができる。基準画像（アナログメータの画像であって、指示針が０を指しているか、あるいは指示値がわかっている画像）と計測画像（アナログメータの画像であって、指示針の値を求めたい画像）について、針可動領域を極座標変換し、２つの画像から計測画像の指示針の回転角を求める。そして、求めた回転角を目盛盤の目盛情報に対応させることで、計測画像の指示針が示している指示値を求めることができる。作業者が基準画像に基づいて初期設定を予め行っておくことで、アナログメータの計測値（計測画像の指示針の指示値）が画像処理によって自動的に求められる。
【００１１】
また、請求項２記載のアナログメータの自動読み取り方法は、回転中心を中心にした円弧状の領域であって目盛盤の目盛部分に対応する目盛領域を設定し、当該目盛領域の平均輝度値に基づいて回転中心のずれを補正し、補正後の回転中心に基づいて針可動領域を設定し直すものである。
【００１２】
目盛盤の目盛は、指示針の回転中心を中心とした円周に沿って付されている。したがって、指示針の回転中心の設定がずれていると、設定した目盛領域も目盛が付されている部分からずれてしまう。目盛盤の無地部分と目盛部分とでは画像の輝度が大きく異なる。例えば、白地の目盛盤に黒色で目盛が付されていたとすると、設定した目盛領域に黒色の目盛部分が多く含まれ、白色の無地部分があまり含まれていない場合には、目盛領域の平均輝度値は小さくなる。逆に、設定した目盛領域に白色の無地部分が多く含まれ、黒色の目盛部分があまり含まれていない場合には、目盛領域の平均輝度値は大きくなる。
【００１３】
目盛領域の設定が目盛部分に一致していれば黒色部分が多くなるので目盛領域の平均輝度値は小さくなり、ずれていれば白色部分が多くなるので目盛領域の平均輝度値は大きくなる。即ち、平均輝度値が最も小さくなる位置が目盛領域が目盛部分に正確に対応する位置であり、この場合の指示針の回転中心の位置が回転中心の正確な位置に一致する。平均輝度値が最小になるような目盛領域を見つけることで、指示針の回転中心の位置を求めることができ、指示針の回転中心の設定のずれを補正することができる。
【００１４】
また、請求項３記載のアナログメータの自動読み取り方法は、基準画像に対する計測画像のずれを求め、このずれを補正した後、計測画像について針可動領域の画像を極座標変換するものである。
【００１５】
基準画像に基づいて初期設定を行った場合、基準画像に対して計測画像がずれていると、計測画像について正しく針可動領域の画像を抽出することができず、また、正しく極座標変換をすることができない。基準画像の撮影時刻と計測画像の撮影時刻は異なるため、何らかの外的要因等により、計測画像がずれていることが考えられる。しかしながら、計測画像について針可動領域の画像の極座標変換を行う前にそのずれを補正しておくことで、初期設定に基づいて計測画像の針可動領域の画像を正しく抽出することができ、極座標変換を正しく行うことができる。
【００１６】
さらに、請求項４記載のアナログメータの自動読み取り方法は、針可動領域に目盛盤の文字類が含まれているか否かを調べ、検出した文字類を除去した後、指示針の回転角を求めるものである。
【００１７】
設定した針可動領域には、目盛盤の文字等が全く含まれていないことが好ましい。しかしながら、目盛盤には目盛の他、目盛の数値、目盛の単位、メータの製造会社名、その他、文字や模様や記号等が付されており、また、汚れ等が付着していることもある。そのため、無地部分のみを針可動領域として設定することができない場合もある。また、画像処理の過程でノイズが含まれる場合もある。
【００１８】
設定した針可動領域に文字、模様、記号、汚れ、ノイズ等（以下、文字類という）が含まれていると、その後の画像処理で指示針を認識し難くなることがある。本発明では、指示針の回転角を求める前に、針可動領域に含まれている文字類を除去するので、指示針の認識が容易になる。
【００１９】
また、請求項５記載のアナログメータの自動読み取り装置は、計測を開始する前の状態と回転した状態のアナログメータを撮影して基準画像と計測画像を取り込む撮影手段と、撮影手段によって取り込んだ画像について、指示針の回転中心を設定する回転中心設定手段と、撮影手段によって取り込んだ画像について、指示針の可動範囲であって目盛盤が無地であり且つ回転中心を中心にした円弧状の針可動領域を設定する針可動領域設定手段と、撮影手段によって取り込んだ画像について、目盛盤の目盛情報を設定する目盛設定手段と、針可動領域の画像を回転中心を基準に極座標変換して指示針の回転角を直線的に示す画像に変換する極座標変換手段と、極座標変換した画像に基づいて指示針の回転角を求める回転角算出手段と、回転角を目盛情報に対応させて計測画像の指示針の指示値を求める指示値算出手段を備えるものである。
【００２０】
即ち、初期設定として、回転中心設定手段による指示針の回転中心の設定と、針可動領域設定手段による針可動領域の設定と、目盛設定手段による目盛盤の目盛情報の設定を行い、これらの設定に基づいて画像処理を行い、計測画像の指示針の指示値を求める。
【００２１】
円弧状の針可動領域の画像を指示針の回転中心を基準にして極座標変換すると、針可動領域の周方向（指示針の回転方向）と径方向（指示針の長さ方向）を直交する２方向とする矩形の画像に変換することができる。極座標変換手段は、基準画像と計測画像について針可動領域の極座標変換を行う。そして、回転角算出手段が２つの極座標変換後の画像に基づき指示針の回転角を求め、この回転角を指示値算出手段が目盛盤の目盛情報に対応させて計測画像の指示値を求める。
【００２２】
基準画像と計測画像は、撮影手段によって撮影され取り込まれる。作業者が初期設定を予め行っておくことで、アナログメータの計測値（計測画像の指示針の指示値）を画像処理によって自動的に求めることができる。
【００２３】
また、請求項６記載のアナログメータの自動読み取り装置は、回転中心を中心にした円弧状の領域であって目盛盤の目盛部分に対応する目盛領域を設定する目盛領域設定手段と、目盛領域の平均輝度値に基づいて回転中心のずれを補正する第１の補正手段を備えるものである。
【００２４】
目盛盤の目盛は、指示針の回転中心を中心とした円周に沿って付されている。したがって、回転中心設定手段によって設定した指示針の回転中心の位置がずれていると、目盛領域設定手段によって設定する目盛領域も目盛盤の目盛部分からずれてしまう。例えば、白地の目盛盤に黒色の目盛が付されていたとすると、目盛が付されている部分から目盛領域がずれていた場合、白色の割合が多くなるので平均輝度が大きくなる。第１の補正手段は、平均輝度が最も小さくなる目盛領域の位置を求め、求めた目盛領域の位置に対応する指示針の回転中心の位置を求めて、作業者によって設定された回転中心の位置を補正する。
【００２５】
また、請求項７記載のアナログメータの自動読み取り装置は、基準画像に対する計測画像のずれを求めて当該ずれを補正する第２の補正手段を備えるものである。
【００２６】
基準画像に基づいて初期設定を行った場合、基準画像に対して計測画像がずれていると、計測画像について正しく針可動領域の画像を抽出することができず、また、正しく極座標変換をすることができない。基準画像の撮影時刻と計測画像の撮影時刻が異なるため、基準画像に対して計測画像がずれることがあると考えられる。しかしながら、計測画像について針可動領域の画像の極座標変換を行う前に、第２の補正手段によって計測画像のずれを補正しておくことで、初期設定に基づいて計測画像の針可動領域の画像を正しく抽出することができ、極座標変換を正しく行うことができる。
【００２７】
さらに、請求項８記載のアナログメータの自動読み取り装置は、針可動領域に含まれている目盛盤の文字類を除去する第３の補正手段を備えるものである。
【００２８】
設定した針可動領域に文字類が含まれていると、その後の画像処理で指示針を認識し難くなる。針可動領域の画像を極座標変換する前に、第３の補正手段によって針可動領域に含まれている文字類を除去しておくことで、画像処理による指示針の認識が容易になる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
図１に、本願発明を適用したアナログメータの自動読み取り装置の実施形態の一例を、図２〜図８に、本発明を適用したアナログメータの自動読み取り方法の実施形態の一例をそれぞれ示す。また、図１１，図１２，図１５，図１６に、アナログメータの画像を示す。
【００３１】
まず最初に、アナログメータ１の自動読み取り装置（以下、単に自動読み取り装置という）について説明する。自動読み取り装置は、計測を開始する前の状態と回転した状態のアナログメータ１を撮影して基準画像３と計測画像４を取り込む撮影手段５と、撮影手段５によって取り込んだ画像について、指示針２の回転中心を設定する回転中心設定手段６と、撮影手段５によって取り込んだ画像について、指示針２の可動範囲であって目盛盤１９が無地であり且つ回転中心を中心にした円弧状の針可動領域２０を設定する針可動領域設定手段７と、撮影手段５によって取り込んだ画像について、目盛盤１９の目盛情報を設定する目盛設定手段８と、針可動領域２０の画像を回転中心を基準に極座標変換して指示針２の回転を直線的に示す画像に変換する極座標変換手段９と、極座標変換した画像に基づいて指示針２の回転角を求める回転角算出手段１０と、回転角を目盛情報に対応させて計測画像４の指示針２の指示値を求める指示値算出手段１１を備えている。
【００３２】
ここで、基準画像３としては、指示針２が０を指しているアナログメータ１の画像でも良く、又は指示針２が指している値が既知であれば指示針２が０以外の値を指しているアナログメータ１の画像でも良い。
【００３３】
なお、針可動領域２０として目盛盤１９の無地部分を設定しているが、この無地部分は厳密に無地である必要はなく、その一部に文字等が含まれていても良い。即ち、「目盛盤が無地」は、設定した針可動領域の目盛盤の全てが無地である場合の他に、針可動領域の目盛盤の大部分が無地である場合も含んでいる。
【００３４】
また、本実施形態では、自動読み取り装置は、回転中心を中心にした円弧状の領域であって目盛盤１９の目盛部分に対応する目盛領域２２を設定する目盛領域設定手段１２と、目盛領域２２の平均輝度値に基づいて回転中心のずれを補正する第１の補正手段１３を備えている。さらに、この自動読み取り装置は、基準画像３に対する計測画像４のずれ量を求めて補正する第２の補正手段１４と、針可動領域２０に含まれている目盛盤１９の文字類を除去する第３の補正手段１５を備えている。なお、文字類には、文字の他、模様や記号、ノイズ等も含まれる。
【００３５】
アナログメータ１は、例えば油温計や圧力計などの単針の回転型アナログメータであり、例えば無人観測所等に設置されている。撮影手段５は、例えばデジタルカメラ等の撮影素子で、アナログメータ１の正面に向けて設置されている。撮影手段５によって撮影されたアナログメータ１の画像は、例えば観測本部に設置されているコンピュータ１６に供給される。コンピュータ１６はディスプレイ等の出力装置１７、キーボード及びマウス等の入力装置１８を備えており、ハードウエアとソフトウエアにより前述の各手段６〜１５を実現している。
【００３６】
次に、アナログメータ１の自動読み取り方法（以下、単に自動読み取り方法という）について説明する。
【００３７】
この自動読み取り方法では、図２に示すように、先ず初期設定工程３１を行った後、読み取り工程５１を行う。
【００３８】
図３に初期設定工程３１の手順を示す。初期設定工程３１は、作業者がディスプレイ１７を見ながらマウスやキーボードを操作して初期設定を行うもので、アナログメータ１の画像について、指示針２の回転中心と、指示針２の可動範囲であって目盛盤１９が無地であり且つ回転中心を中心にした円弧状の針可動領域２０と、目盛盤１９の目盛情報を設定する。また、本実施形態では、初期設定として、回転中心を中心にした円弧状の領域であって目盛盤１９の目盛部分に対応する目盛領域２２も設定する。また、初期設定を行うアナログメータ１の画像として、例えば図１１に示す基準画像３を使用する。
【００３９】
初期設定工程３１では、まず最初に、予め撮影手段５によって撮影（ステップ３２）しておいた基準画像３をコンピュータ１６内に読み込む（ステップ３３）。コンピュータ１６は読み込んだ基準画像３をディスプレイ１７に表示する。作業者はディスプレイ１７に表示された基準画像３を見ながら初期設定パラメータ、即ち指示針２の回転中心、針可動領域２０、目盛盤１９の目盛情報、目盛領域２２等を設定する（ステップ３４）。針可動領域２０と目盛領域２２は、指示針２の回転中心を中心にした円弧状の領域である。
【００４０】
指示針２の回転中心の設定（ステップ３５）は、作業者が回転中心設定手段６を操作して行う。即ち、作業者がディスプレイ１７に表示された基準画像３を見ながらマウスを操作し、基準画像３の指示針２の回転中心位置にポインタをあわせることで、指示針２の回転中心の座標（ｘ_０，ｙ_０）を設定する。後に、この中心座標（ｘ_０，ｙ_０）を中心に極座標変換することにより、指示針２の回転角度を極座標内での平行移動成分に変換する。
【００４１】
針可動領域２０の設定（ステップ３６）は、作業者が針可動領域設定手段７を操作して行う。即ち、作業者がディスプレイ１７上に表示された基準画像３を見ながらマウスを操作し、針可動領域２０を示すポインタを移動させることで針可動領域２０の最大半径（ｒ_０ｍａｘ）、最小半径（ｒ_０ｍｉｎ）、開始角度（θ_０ｓｔａｒｔ）、終了角度（θ_０ｅｎｄ）を設定する。針可動領域２０として目盛盤１９の無地部分を設定し、この範囲を画像処理に使用することで指示針２の認識誤差を減らし、画像処理により高い精度を得ることができる。
【００４２】
目盛領域２２の設定（ステップ３７）は、作業者が目盛領域設定手段１２を操作して行う。即ち、作業者がディスプレイ１７上に表示された基準画像３を見ながらマウスを操作し、目盛領域２２を示すポインタを移動させることで目盛領域２２の最大半径（ｍｒ_０ｍａｘ）、最小半径（ｍｒ_０ｍｉｎ）、開始角度（ｍθ_０ｓｔａｒｔ）、終了角度（ｍθ_０ｅｎｄ）を設定する。
【００４３】
なお、図２１に示すように、目盛領域２２の設定作業時にコンピュータ１６は設定された目盛領域２２の画像を極座標変換してリアルタイムにディスプレイ１７に拡大表示する。作業者は表示された画像を確認しながら設定作業を行うことができるので、目盛領域２２の設定が適切であるか否かを迅速に判断することができ、作業が容易になると共に、設定の適正化を図ることができる。
【００４４】
目盛盤１９の目盛情報の設定（ステップ３８）は、作業者が目盛設定手段８を操作して行う。即ち、作業者がディスプレイ１７上に表示された基準画像３を見ながらマウスを操作し、目盛位置を示すポインタを移動させることで基準となる目盛２１の位置（指示針２の回転中心からみた目盛２１の方向角度（θ_ｍｎ，ｎ＝１，２，３，…））を設定すると共に、位置を設定した目盛２１の値（ｍｎ，ｎ＝１，２，３，…）をキーボード操作により入力する。なお、基準となる目盛２１の位置設定とその値の入力は、少なくとも２箇所の目盛２１を選択して行えば良い。
【００４５】
基準となる目盛２１の位置と値、即ち目盛情報は、メータ情報の一つであり、その他にもメータ情報を入力する（ステップ３８）。本実施形態では、指示針２の位置、指示針２の値（指示値）、指示針２の単位を入力する。指示針２の位置は、ディスプレイ１７に表示された基準画像３を見ながらマウスを操作し、指示針２を示すポインタを移動させることで入力する。また、指示針２の値と単位は、キーボード操作により入力する。
【００４６】
このように、初期設定パラメータの設定は、ディスプレイ１７に表示される基準画像３を見ながらインタラクティブに行うことができる。また、パラメータを設定仕直すことで、一度設定したパラメータを変更することができる。また、各パラメータを設定するに当たり、パラメータの設定順序は特に決まっていない。さらに、前回設定を行った作業者と異なる作業者がパラメータの設定を変更することも可能である。
【００４７】
初期設定パラメータは、上述の通り、作業者がコンピュータ１６のディスプレイ１７を見ながら設定する。このため、設定に個人差などに起因した誤差が生じる可能性がある。特に、指示針２の回転中心の設定には誤差が生じる可能性が高い。そこで、本実施形態では、第１の補正手段１３によるコンピュータ処理によって自動的に補正を行い、作業者が設定した指示針２の回転中心の誤差を小さくする（ステップ３９）。即ち、目盛領域２２の平均輝度値に基づいて回転中心のずれを補正し、その後、補正後の回転中心に基づいて針可動領域２０の画像を抽出する。
【００４８】
指示針２の回転中心のずれを補正する手順を図４に示す。いま、例えば、白地の目盛盤１９に黒色の目盛２１が付されている場合を考える。目盛領域２２は指示針２の回転中心を中心にした円弧状の領域であることから、設定した指示針２の回転中心の位置が基準画像３の回転中心位置に一致している場合には、設定した目盛領域２２が基準画像３の目盛２１に付されている部分に一致することになる。このとき、目盛領域２２の２次元画像をｇ（ｘ，ｙ）とすると、目盛領域２２の平均輝度値は数式１のように表すことができる。但し（ｘ，ｙ）は目盛領域２２内部の画素、Ｓは目盛領域２２の面積とする。
【数１】
Σ_ｘ，ｙｇ（ｘ，ｙ）／Ｓ
【００４９】
設定した目盛領域２２が基準画像３の目盛２１が付されている部分に一致する場合、設定した目盛領域２２には、黒色部分である目盛２１を含む割合が多くなるので目盛領域２２の平均輝度値は小さくなる。一方、設定した指示針２の回転中心位置が基準画像３の回転中心からずれている場合には、設定した目盛領域２２が基準画像３の、目盛２１が付されている部分からずれることになる。この場合設定した目盛領域２２には黒色部分の割合が減るので、目盛領域２２の平均輝度値は小さくなる。
【００５０】
作業者が設定した指示針２の回転中心座標（ｘ_０，ｙ_０）の周囲に関して指示針２の回転中心座標をｘｙ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｉ，ｊ）を少しずつ変化させながら）仮想目盛領域２２を仮定し、その仮想目盛領域２２の平均輝度値を繰り返し計算する。さらに目盛領域の最小半径ｍｒ_０ｍｉｎ及び目盛領域の最大半径ｍｒ_０ｍａｘについても半径ｒ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｋ，ｌ）を少しずつ変化させながら）仮想目盛領域２２を仮定し、その仮想目盛領域２２の平均輝度値を繰り返し計算する。この平均輝度値を計算する過程において、初期設定で設定した目盛領域２２及びその近傍領域以外の部分は、領域外であることを示す一定の輝度値を当てはめても良い。近傍領域はメータの種類により多少の違いはあるが、通常は目盛領域２２の近傍の数画素になる。そして、目盛領域２２の平均輝度値が最小となるパラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ）を探索する。この探索の過程において、必ずしもｉ，ｊ，ｋ，ｌのパラメータをすべて変動させる必要はなく、装置の計算能力に応じて探索パラメータを減らしても良い。また、探索を行う領域についても装置の計算能力により探索範囲を変動させることができる。その後、前記輝度値が最小となる変動パラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ）で作業者が指定した指示針２の回転中心座標（ｘ_０，ｙ_０）及び目盛領域の最小半径ｍｒ_０ｍｉｎ及び目盛領域の最大半径ｍｒ_０ｍａｘを補正する。
【００５１】
なお、上記補正手法では目盛領域２２の平均輝度値を直接計算したが、目盛領域２２を極座標変換し、その画像の平均輝度値を計算しても良い。この場合の補正の手順を図２２に示す。作業者が設定した指示針２の回転中心の座標（ｘ_０，ｙ_０）を中心に目盛領域２２を極座標変換する。この目盛領域２２の２次元の画像をｇ（ｘ，ｙ）とすると、極座標変換の画像ｆ（ｒ，θ）は数式２によって表すことができる。
【数２】
ｆ（ｒ，θ）＝ｇ（ｘ_０＋ｒ・ｃｏｓθ，ｙ_０＋ｒ・ｓｉｎθ）
但し、ｍｒ_０ｍｉｎ≦ｒ≦ｍｒ_０ｍａｘ
【００５２】
次に設定した回転中心座標（ｘ_０，ｙ_０）のｘ_０とｙ_０、目盛領域の最小半径ｍｒ_０ｍｉｎ及び目盛領域の最大半径ｍｒ_０ｍａｘの４パラメータのうち少なくとも１つのパラメータを少し変化させた仮想目盛領域２２を仮定する。そしてその仮想目盛領域２２を仮定したパラメータをもとに極座標変換する。このとき初期設定で設定した目盛領域２２及びその近傍領域以外の部分を極座標変換する場合には領域外であることを示す一定の輝度値を割り当てる。近傍領域はメータの種類により多少の違いが生じるが、通常は目盛領域２２の近傍数画素となる。仮にｘ方向にｉ、ｙ方向にｊ、ｍｒ_０ｍｉｎに対してｋ、ｍｒ_０ｍａｘに対してｌほど動かした時の極座標変換後の画像は数式３によって表すことができる。
【数３】
ｈ（ｒ，θ）＝ｇ（ｘ_０＋ｉ＋ｒ・ｃｏｓθ，ｙ_０＋ｊ＋ｒ・ｓｉｎθ）
但し、ｍｒ_０ｍｉｎ＋ｋ≦ｒ≦ｍｒ_０ｍａｘ＋ｌ
【００５３】
作業者が設定した指示針２の回転中心座標（ｘ_０，ｙ_０）の周囲に関して指示針２の回転中心座標をｘｙ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｉ，ｊ）を少しずつ変化させながら）仮想目盛領域２２を仮定し、その仮想目盛領域２２の極座標変換を繰り返し行う。さらに目盛領域の最小半径ｍｒ_０ｍｉｎ及び目盛領域の最大半径ｍｒ_０ｍａｘについても半径ｒ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｋ，ｌ）を少しずつ変化させながら）仮想目盛領域２２を仮定し、その仮想目盛領域２２の極座標変換を繰り返し行う。そして、極座標変換後の平均輝度値が最小となる変動パラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ）を探索する。この探索の過程において、必ずしもｉ，ｊ，ｋ，ｌのパラメータをすべて変動させる必要はなく、装置の計算能力に応じて探索パラメータを減らしても良い。また、探索を行う領域についても装置の計算能力により探索範囲を変動させることができる。その後、前記平均輝度値が最小となる変動パラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ）で作業者が指定した指示針２の回転中心座標（ｘ_０，ｙ_０）及び目盛領域の最小半径ｍｒ_０ｍｉｎ及び目盛領域の最大半径ｍｒ_０ｍａｘを補正する。
【００５４】
なお、アナログメータ１が、黒地の目盛盤１９に白色の目盛２１が付されているものである場合には、輝度値を反転させて上述の処理を行えば良い。
【００５５】
また、アナログメータ１の画像において、メータ画像の輝度値が白や黒ではなく中間値（グレー）となっている場合は、目盛盤１９の輝度値と目盛２１の輝度値のうち、輝度の高いほうを白、輝度の低いほうを黒とみなして上述の処理を行えばよい。また、目盛盤１９の輝度値と目盛２１の輝度値のうち、輝度の高いほうを白、輝度の低いほうを黒とするような画像処理を行った後に上述の処理を行なってもよい。
【００５６】
さらにアナログメータ１の画像がカラー画像である場合、輝度を計算し上述の処理を行う方法があるが、たまたま目盛盤１９の輝度値と目盛２１の輝度値が一致もしくは似たような値を示す場合は、例えばカラー信号のうち赤の信号のみを利用し、赤の信号成分が強い部分を白、弱い部分を黒とみなして上述の処理をすればよい。また、赤の信号成分が強い部分を白、弱い部分を黒とするような画像処理を行った後に上述の処理を行なってもよい。青の信号成分や緑の信号成分でも同様のことが言える。また、通常のカラー画像においても上記のような信号成分の一部を利用した手法のほうが、目盛盤１９と目盛２１を明確に区別できる場合、輝度値を計算せずに別の信号成分を利用してよい。
【００５７】
このように、アナログメータ１の画像の目盛盤１９及び目盛２１の輝度の濃淡がはっきりするようにみなす、もしくは輝度の濃淡がはっきりするように画像処理を行った後に上述の補正処理を行うことで、より多くのメータ画像に対応できる。
【００５８】
このような回転中心の位置補正を行った後、この補正後の回転中心位置を中心とする配置になるように他の初期設定パラメータも補正し、補正後の初期設定パラメータを基準画像３に重ねて表示し、第１の補正手段１３による自動補正が正しい値を示しているか否かを作業者が確認する（図３のステップ４０）。
【００５９】
そして、自動補正が正しくなければ、再度、初期設定パラメータの設定を行う（ステップ３４）。一方、自動補正が正しければ、初期設定パラメータを初期設定ファイルに保存し（ステップ４１）、初期設定工程３１を終了する。コンピュータ１６に保存された初期設定パラメータは、メータ指示値を読み取る際に利用される。
【００６０】
図５に読み取り工程５１の手順を示す。読み取り工程５１では、図１２に示す計測画像４を取得し、初期設定パラメータおよび基準画像３を用いて計測画像４の指示針２の指示値を画像処理によって自動的に読み取る。
【００６１】
まず、初期値設定ファイルに保存した初期設定パラメータを読み込み（ステップ５２）、基準画像３と計測画像４を読み込む（ステップ５３，５４）。そして、本実施形態では、計測画像４については、第２の補正手段１４によって計測画像４のずれを補正（ステップ５５）した後、画像処理を行う。
【００６２】
通常、基準画像３を取得した時刻と計測画像４を取得した時刻は異なるため、何らかの外的要因等により、計測画像４内のメータ１の位置が基準画像３内のメータ１の位置と異なることがあり得ると予想される。このため、画像処理を行う前に基準画像３に対する計測画像４のずれ（縦横方向の位置ずれと回転角度（方向）のずれ）を検出し、ずれていた場合にはそれを補正して計測画像４を基準画像３に合わせる。即ち、基準画像３に対する計測画像４のずれ量を求め、このずれを補正した後、計測画像４について針可動領域２０の画像を極座標変換する。この補正は、第２の補正手段１４によって自動的に行われる。
【００６３】
図６に、計測画像の回転角度のずれを補正する手順を示す。基準画像３および計測画像４をそれぞれ２次元フーリエ変換する。フーリエ変換後の２次元信号の振幅成分について、周波数成分の原点（直流成分）を中心に極座標変換を行う。この処理は基準画像（信号）及び計測画像（信号）のそれぞれに関して行う。そしてそれぞれの極座標に変換された２次元信号（振幅成分のみ）について再度フーリエ変換を行う。その後、フーリエ変換後の各周波数成分について、基準画像３より作成した信号の複素数成分と計測画像４から作成した信号の共役複素数成分をそれぞれ掛け合わせ合成を行う。合成を行う際にそれぞれの信号の振幅で除算を行う（位相成分のみで位相の差を計算する）。
【００６４】
この合成計算、具体的には除算を行うときに、振幅成分があまりにも微小となる場合が存在する。このような場合では合成信号の実数成分＝０，複素数成分＝０としてもよい。また、振幅成分があまりにも微小となる場合の合成信号成分に対して乱数を割り当ててもよい。
【００６５】
その後、信号成分の逆フーリエ変換を計算する。変換後の信号のなかで、相関値が最大となる座標（ｒ_１，θ_１）を探索する。θ_１に対応する角度だけ基準画像３と計測画像４の回転角度に差があるので、同一の向きになるように計測画像４をθ_１に対応する角度だけ回転させる。これにより計測画像４の回転角度のずれが補正される。
【００６６】
なお、基準画像３及び計測画像４をフーリエ変換する際に、角度のずれが精度良く計測できるように基準画像３及び計測画像４に対して適切な窓関数などの画像処理を加えることもできる。
【００６７】
図７に、計測画像の縦横方向の位置ずれを補正する手順を示す。計測画像４をθ_１だけ回転させて回転角度を補正した画像と基準画像３について再度２次元フーリエ変換を行う。そして、フーリエ変換後の各周波数成分について、基準画像３より作成した信号成分と計測画像４から作成した信号成分をそれぞれ掛け合わせ、合成を行う。合成を行う際に、それぞれの信号の振幅で除算を行う。そして、合成信号に逆フーリエ変換を行う。変換後の信号波の中で相関値が最大となる座標（ｘ_１，ｙ_１）を探索する。その結果、角度θ_１だけ回転させた計測画像４は基準画像３と比べてｘ軸方向にｘ_１画素，ｙ軸方向にｙ_１画素だけずれていると考えられる。
【００６８】
そして、以上のようにして求めたθ_１，ｘ_１，ｙ_１により、計測画像４の位置ずれを補正することができる（図５のステップ５５）。
【００６９】
計測画像４のずれを補正した後、補正した計測画像４と基準画像３のそれぞれについて、初期設定パラメータを利用し、針可動領域２０の画像を指示針２の回転中心座標を中心に極座標変換する（ステップ５６，５７）。即ち、基準画像３と計測画像４から針可動領域２０の画像をそれぞれ抽出し、抽出した２つの画像を回転中心を基準に極座標変換して指示針２の回転を直線的に示す画像にそれぞれ変換する。かかる処理は、極座標変換手段９によって自動的に行われる。なお、基準画像３から針可動領域２０を抽出した画像の概念を図１７に、その画像を極座標変換した画像の概念を図１８にそれぞれ示す。また、計測画像４から針可動領域２０を抽出した画像の概念を図１９に、その画像を極座標変換した画像の概念を図２０にそれぞれ示す。
【００７０】
ここで、極座標変換後の画像には目盛盤１９の文字等や処理時のノイズが含まれていることがあり、この文字等やノイズを除去する（図５のステップ５８，５９）。即ち、針可動領域２０に目盛盤１９の文字類が含まれているか否かを調べ、検出した文字類を除去した後、極座標変換を行うようにする。かかる処理は、第３の補正手段１５によって自動的に行われる。
【００７１】
極座標変換後の画像についてある角度の半径方向の輝度値に着目し、半径方向の画素の輝度の変化を調べる。その角度に指示針２があれば輝度の変化は小さいと考えられる。逆に、輝度の変化が大きい場合、その角度に指示針２がある可能性は低いと考えられ、文字類によって輝度が大きく変化したと考えられる。このため、輝度の変化が小さくなるように輝度値を置き換え、文字類を削除する。この処理を極座標変換した画像のすべての角度に対して行う。これにより、針可動領域２０に文字類が写っていたとしても、この文字類を除去して指示針２の読み取り処理を行うことができ、読み取り精度を向上させることができる。
【００７２】
計測画像４の位置ずれ補正と、針可動領域２０に含まれている文字類やノイズを除去する処理を行った後、読み取り処理を行う（図５のステップ６０）。即ち、極座標変換後の２つの画像に基づいて指示針２の回転角を求める。かかる処理は、回転角算出手段１０によって自動的に行われる。
【００７３】
図８に、指示針２の回転角を求める手順を示す。上述の処理を行った基準画像３と計測画像４の極座標変換後の画像についてそれぞれ２次元フーリエ変換を行い、フーリエ変換後の各周波数成分について、基準画像３より作成した信号成分と計測画像４から作成した信号成分をそれぞれ掛け合わせ、合成を行う。
【００７４】
さらに合成信号に逆フーリエ変換を行う。変換後の信号波の中で相関値が最大となる座標（ｒ_２，θ_２）を探索する。このθ_２が求める指示針２の回転角である。
【００７５】
次に、求めた回転角θ_２を目盛情報に対応させて計測画像４の指示針２の指示値を求める（図５のステップ６１）。かかる処理は指示値算出手段１１によって自動的に行われる。
【００７６】
具体的に説明する。先ほど求めた指示針２の回転角θ_２をもとにして指示値を求める。目盛情報として入力した基準目盛２１から、１ｄｅｇ当たりの目盛指示値を計算する。いま、目盛情報として２つの基準目盛２１（目盛２１の方向角度θ_ｍ１，θ_ｍ２、目盛２１の値ｍ１，ｍ２）が入力されている。１ｄｅｇ当たりの目盛指示値をａとすると、ａは数式４であらわされる。
【数４】
ａ＝（θ_ｍ２−θ_ｍ１）／（ｍ２−ｍ１）
【００７７】
また、基準画像３の指示針２の指示値をｂとすると、求める計測画像４の指示値ｙは数式５であらわされる。
【数５】
ｙ＝ａθ_２＋ｂ
コンピュータ１６の指示値算出手段１１は、数式５に基づいて計測画像４の指示針２の指示値ｙを求める。
【００７８】
なお、目盛情報が３つ以上ある場合は、回転角度を指示値に変換する適切な関数を別途作成し、その関数を用いて指示値ｙを算出しても良いものとする。
【００７９】
本発明では、撮影手段５によって撮影した計測画像４に基づいてアナログメータ１の指示値を読み取るので、離れた場所からアナログメータ１の指示値を自動的に読み取ることができる。また、コンピュータ１６による画像処理を行うことで指示値を読み取るので、指示値をコンピュータ管理に適したデジタル信号で得ることができる。
【００８０】
本発明では、指示針２のみを抽出して画像処理を行っているのではなく、針可動領域２０全体を抽出して画像処理を行っている。このため多少のノイズや撮影条件の変化では誤動作をする可能性は非常に低く、多少のノイズや撮影時における多少の照明条件の変化では初期設定を変える必要はない。このため、何度も初期設定を仕直す必要がなく、初期設定に手間がかからず、使い勝手に優れている。また、上述の通り誤作動する可能性が非常に低いため、計測の信頼性に優れている。
【００８１】
また、本発明では、図４や図２２に示す手順で指示針２の回転中心のずれを補正しているので、作業者による設定のばらつきを抑えることができ、より正確に指示針２の指示値を読み取ることができると共に、読み取り値の信頼性をより一層向上させることができる。
【００８２】
また、本発明では、図６に示す手順で計測画像の回転角度のずれを補正し、図７に示す手順で計測画像の縦横方向のずれを補正しているので、たとえ撮影手段５が動いてしまったとしても正確に指示針２の指示値を読み取ることができ、その読み取り値の信頼性をより一層向上させることができると共に、実用的である。
【００８３】
さらに、本発明では、第３の補正手段１５によって可動領域２０に含まれている文字類を除去することができるので、より正確に指示針２の指示値を読み取ることができると共に、読み取り値の信頼性をより一層向上させることができる。
【００８４】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００８５】
例えば、上述の説明では、メータ１の指示針２の回転角θ_２を求める場合、座標（ｒ_２，θ_２）について、ｒ_２とθ_２の両方の値を求めていた（図８）が、指示値の読み取りに必要な値はθ_２のみであるので、半径方向の処理を簡略化しても良い。半径方向の処理を簡略化することで、画像処理の高速化をより一層図ることができる。
【００８６】
具体的には、極座標変換後の２次関数のｒ方向の和をとり、１次元の関数に変換する（数式６）ようにしても良い。
【数６】
ｈ’（θ）＝Σ_ｒｈ（ｒ，θ）
即ち、図９に示すように、ノイズ除去処理をおこなった基準画像３および計測画像４の極座標変換後の画像をそれぞれ１次元の関数に変換し、１次元のフーリエ変換をおこなう。フーリエ変換後の各周波数成分について、基準画像３より作成した信号成分と計測画像４から作成した信号成分をそれぞれ掛け合わせ、合成を行う。さらに合成信号に逆フーリエ変換を行う。変換後の信号波の中で相関値が最大となる座標θ_２を探索する。このθ_２が求める指示針２の回転角度である。
【００８７】
また、上述の説明では、第１の補正手段１３を設け、初期設定工程３１で作業者が設定した指示針２の回転中心を補正するようにしていたが、この補正処理を省略しても良い。なお、この補正処理を省略した手順を図１０に示す。
【００８８】
また、上述の説明では、第２の補正手段１４を設け、基準画像３に対する計測画像４のずれを補正するようにしていたが、計測画像４がずれる虞がない場合等にはかかる処理を省略しても良い。
【００８９】
また、上述の説明では、第３の補正手段１５を設け、針可動領域２０に含まれる文字やノイズを削除する処理を行っていたが、針可動領域２０の設定で文字類を含まない場合あるいは文字類を含んでいても回転角度の算出に影響がないと判断される場合にはかかる処理を省略しても良い。
【００９０】
さらに、上述の説明では、メータ情報の一つとして基準画像３の指示針２の指示値を入力していたが、基準画像３として指示針２が０を指しているものを使用するようにし、これを前提にして画像処理を行う場合には、指示針２の指示値の入力を不要にすることができる。
【００９１】
また、上述の説明では、目盛情報として２つの基準となる目盛２１を利用していたが、３つ以上の目盛２１を利用しても良い。
【００９２】
【実施例】
初期設定パラメータの設定には、例えば図１３に示すポインタ２３を使用する。このポインタ２３はディスプレイ１７上の基準画像３に重ねて表示され、マウスによって操作する。また、初期設定パラメータのうち、メータ情報の入力は、マウスとキーボードを操作して行う。また、図２１に示すように、基準画像３の横には目盛領域２２を極座標変換した画像３０が表示される。目盛領域２２を極座標変換した画像３０において、直線ポインタ３１〜３４で囲まれた領域３５が基準画像３における目盛領域２２となる。この画像３０は指示針２の回転中心の微調整などに用いる。
【００９３】
ポインタ２３は、回転中心サブポインタ２４、針可動領域サブポインタ２５、目盛領域サブポインタ２６、指示針サブポインタ２７、目盛位置サブポインタ２８，２９より構成され、各サブポインタ２４〜２９はマウス操作により移動、変形させることができる。なお、本実施例では、２つの目盛位置サブポインタ２８，２９を有している。だだし、目盛位置サブポインタ２８，２９の数は２つに限るものではなく、３つ以上の基準目盛２１を設定する場合にはその数と同じ数の目盛位置サブポインタを使用する。
【００９４】
針可動領域サブポインタ２５と目盛領域サブポインタ２６は回転中心サブポインタ２４を中心にした円弧形状のサブポインタで、回転中心サブポインタ２４を中心にした円弧形状以外の形状に変形させることはできない。また、指示針サブポインタ２７と目盛位置サブポインタ２８，２９は、回転中心サブポインタ２４から半径方向に延出する直線状のサブポインタで、回転中心サブポインタ２４を中心に回転するように移動する。回転中心サブポインタ２４を移動させると、その他のサブポインタ２５〜２９も一緒に移動する。
【００９５】
指示針２の回転中心の設定には、回転中心サブポインタ２４を使用する。ディスプレイ１７に表示されているメニューバーの中から〔変更〕を選択し、表示されたプルダウンメニューの〔中心座標〕を選択する。そして、回転中心サブポインタ２４をマウスでドラッグし、基準画像３の指示針２の回転中心位置に移動させる。
【００９６】
針可動領域２０の設定には、針可動領域サブポインタ２５を使用する。針可動領域サブポインタ２５は外径線２５ａ、内径線２５ｂ、左右の縦線２５ｃ，２５ｄより構成されている。針可動領域２０の最大半径（ｒ_０ｍａｘ）を設定する場合、ディスプレイ１７に表示されているメニューバーの中から〔変更〕を選択し、表示されたプルダウンメニューの〔可動領域〕を選択し、さらに表示されたプルダウンメニューの〔最大半径〕を選択する（以下、このようなメニューの選択の仕方を矢印を用いて記載する。上述の場合は、〔変更〕→〔可動領域〕→〔最大半径〕）。そして、外径線２５ａをマウスでドラッグし、基準画像３の所定位置に移動させる。針可動領域２０の最小半径（ｒ_０ｍｉｎ）を設定する場合、メニューを〔変更〕→〔可動領域〕→〔最小半径〕と選択する。そして、内径線２５ｂをマウスでドラッグし、基準画像３の所定位置に移動させる。針可動領域２０の開始角度（θ_０ｓｔａｒｔ）を設定する場合、メニューを〔変更〕→〔可動領域〕→〔開始角度〕と選択する。そして、左側の縦線２５ｃをマウスでドラッグし、基準画像３の所定位置に移動させる。針可動領域２０の終了角度（θ_０ｅｎｄ）を設定する場合、メニューを〔変更〕→〔可動領域〕→〔終了角度〕と選択する。そして、右側の縦線２５ｄをマウスでドラッグし、基準画像３の所定位置に移動させる。なお、各線２５ａ〜２５ｄのうち、いずれか一の線をドラッグすると、他の線の長さが変化し、各線２５ａ〜２５ｄの接続関係は維持される。
【００９７】
目盛領域２２の設定には、目盛領域サブポインタ２６を使用する。目盛領域サブポインタ２６は外径線２６ａ、内径線２６ｂ、左右の縦線２６ｃ，２６ｄより構成されている。目盛領域２２の最大半径（ｍｒ_０ｍａｘ）を設定する場合、メニューを〔変更〕→〔目盛領域〕→〔最大半径〕と選択する。そして、外径線２６ａをマウスでドラッグし、基準画像３の所定位置に移動させる。目盛領域２２の最小半径（ｍｒ_０ｍｉｎ）を設定する場合、メニューを〔変更〕→〔目盛領域〕→〔最小半径〕と選択する。そして、内径線２６ｂをマウスでドラッグし、基準画像３の所定位置に移動させる。目盛領域２２の開始角度（ｍθ_０ｓｔａｒｔ）を設定する場合、メニューを〔変更〕→〔目盛領域〕→〔開始角度〕と選択する。そして、左側の縦線２６ｃをマウスでドラッグし、基準画像３の所定位置に移動させる。目盛領域２２の終了角度（ｍθ_０ｅｎｄ）を設定する場合、メニューを〔変更〕→〔目盛領域〕→〔終了角度〕と選択する。そして、右側の縦線２６ｄをマウスでドラッグし、基準画像３の所定位置に移動させる。なお、各線２６ａ〜２６ｄのうち、いずれかの線をドラッグすると、他の線の長さが変化し、各線２６ａ〜２６ｄの接続関係は維持される。
【００９８】
指示針２の位置の設定には、指示針サブポインタ２７を使用する。メニューを〔変更〕→〔基準目盛〕と選択する。そして、指示針サブポインタ２７をマウスでドラッグし、基準画像３の指示針２に重ねる。
【００９９】
基準となる目盛２１の位置の設定には、目盛位置サブポインタ２８，２９を使用する。本実施例では、２つの目盛２１を基準にするため、２つの目盛位置サブポインタ２８，２９を有しているので、操作を２回行う。即ち、メニューを〔変更〕→〔目盛Ａ〕と選択する。そして、第１の目盛位置サブポインタ２８をマウスでドラッグし、基準画像３の任意の目盛２１（例えば５０の目盛２１）に重ねる。次に、メニューを〔変更〕→〔目盛Ｂ〕と選択する。そして、第２の目盛位置サブポインタ２９をマウスでドラッグし、基準画像３の任意の目盛２１（例えば１５０の目盛２１）に重ねる。
【０１００】
メータ情報の入力には、メニューを〔入力〕→〔指示値入力〕と選択する。これにより、図１４に示す入力用のダイアログが表示される。そして、入力を行う項目にマウスポインタをあわせてクリックし、キーボードから所定の値を入力する。
【０１０１】
なお、指示針２の回転中心を正確に設定するにあたって、回転中心サブポインタ２４及び目盛領域サブポインタ２６の位置の微調整を必要に応じて行う。メニューを〔微調整〕→〔中心座標〕と選択する。そして目盛領域２２を極座標変換した画像３０上の一部分をマウス操作により移動させるような感覚で指示針２の回転中心座標（ｘ_０，ｙ_０）を変更することができる。即ち、画像３０の一部をドラッグしてずらすように動かすと、画像３０の表示領域が移動し、これに対応して回転中心座標（ｘ_０，ｙ_０）が変化したとしてみなされて微調整を行うことができる。回転中心座標（ｘ_０，ｙ_０）の変更に伴う目盛領域２２の変化は瞬時に変換画像３０に反映される。回転中心サブポインタ２４の位置が基準画像３の指示針２の回転中心の位置に一致している場合には、目盛領域２２の変換画像３０においてメータの目盛が直線となり平行に整列する。
【０１０２】
目盛領域２２の最大半径（ｍｒ_０ｍａｘ）及び最小半径（ｍｒ_０ｍｉｎ）についても微調整が可能である。最大半径（ｍｒ_０ｍａｘ）の微調整の場合、メニューを〔微調整〕→〔目盛最大半径〕と選択する。この操作により基準画像３の横の目盛領域２２を極座標変換した画像３０内の直線ポインタ３１をマウス操作により移動させることができ、これにより目盛領域２２の最大半径を変更することができる。
【０１０３】
また、最小半径（ｍｒ_０ｍｉｎ）の微調整の場合も同様に、メニューを〔微調整〕→〔目盛最小半径〕と選択する。この操作により基準画像３の横の目盛領域２２を極座標変換した画像３０内の直線ポインタ３２をマウス操作により移動させることができ、これにより目盛領域２２の最小半径を変更することができる。
【０１０４】
なお、指示針２の回転中心を自動補正する場合は、メニューを〔微調整〕→〔中心位置自動補正〕と選択する。この操作により、図４や図２２に示す方法に基づき自動補正を行い、補正結果を反映して基準画像３にポインタ２３を表示する。
【０１０５】
上述の操作によって設定した初期設定パラメータを保存する。メニューを〔パラメータ〕→〔書き出し〕と選択することで、初期設定パラメータの保存が行われる。なお、初期設定パラメータはテキストファイルに保存される。テキストファイルでは、各パラメータはスペースによって区切られている。
【０１０６】
設定した初期設定パラメータを確認したい場合には、メニューを〔パラメータ〕→〔読み込み〕と選択する。これにより、テキストファイルから初期設定パラメータが読み込まれ、その値に応じた形状や配置のポインタ２３が表示される。なお、ポインタ２３を基準画像３に重ねて表示した様子を図１５に、計測画像４に重ねて表示した様子を図１６に示す。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載のアナログメータの自動読み取り方法では、上述の手順で画像処理を行うので、コンピュータを使用した画像処理によりアナログメータの指示値を読み取ることができる。ここで、画像処理による認識の対象が細い場合、一般的にはその認識が困難である。また、アナログメータの指示針は回転するため、回転位置によって指示針への光の当たり具合が異なり、画像処理による認識がし難い。本発明では、針可動領域として目盛盤の無地部分を設定し、この領域を極座標変換するので、画像処理の対象（指示針）が細く、また、回転位置によって光の当たり具合が異なっても、その位置を良好に認識することができ、画像処理によって指示値を自動的に読み取ることができる。即ち、画像処理によるアナログメータの自動読み取りの信頼性を向上させることができる。そして、画像処理によって指示値を読み取ることができるので、アナログメータが遠隔地に設置されていても指示値の読み取りが可能であり、また、コンピュータによるデータ管理に適したデジタル信号で計測データ（指示値）を得ることができる。
【０１０８】
また、請求項２記載のアナログメータの自動読み取り方法では、上述の手順で画像処理を行うので、作業者の個人差等に起因した設定誤差を抑えることができ、より正確にアナログメータの指示値を読み取ることができると共に、その信頼性をより一層向上させることができる。
【０１０９】
また、請求項３記載のアナログメータの自動読み取り方法では、上述の手順で画像処理を行うので、計測画像のずれに起因した指示値の読み取り誤差の発生を防止することができ、より正確にアナログメータの指示値を読み取ることができると共に、その信頼性をより一層向上させることができる。
【０１１０】
さらに、請求項４記載のアナログメータの自動読み取り方法では、上述の手順で画像処理を行うので、画像処理による指示針の認識をより確実にすることができ、より正確にアナログメータの指示値を読み取ることができると共に、その信頼性をより一層向上させることができる。
【０１１１】
また、請求項５記載のアナログメータの自動読み取り装置では、上述のように構成しているので、コンピュータを使用した画像処理によりアナログメータの指示針の指示値を読み取ることができる。ここで、画像処理による認識の対象が細い場合、一般的にはその認識が困難であり、また、アナログメータの指示針は回転するため、回転位置によって指示針への光の当たり具合が異なり、画像処理による認識がし難いことは上述の通りである。本発明では、針可動領域指定手段が針可動領域として目盛盤の無地部分を設定し、この針可動領域を極座標変換手段が極座標変換するので、画像処理の対象（指示針）が細く、また、回転位置によって光の当たり具合が異なるものであっても、その位置を良好に認識することができ、画像処理によって指示値を自動的に読み取ることができる。即ち、画像処理によるアナログメータの自動読み取り装置の信頼性を向上させることができる。そして、画像処理によって指示値を読み取ることができるので、アナログメータが遠隔地に設置されていても指示値の読み取りが可能であり、また、コンピュータによるデータ管理に適したデジタル信号で計測データ（指示値）を得ることができる。
【０１１２】
また、請求項６記載のアナログメータの自動読み取り装置では、上述のように構成しているので、作業者の個人差等に起因した設定誤差を抑えることができ、より正確にアナログメータの指示値を読み取ることができると共に、その信頼性をより一層向上させることができる。
【０１１３】
また、請求項７記載のアナログメータの自動読み取り装置では、上述のように構成しているので、計測画像のずれに起因した指示値の読み取り誤差の発生を防止することができ、より正確にアナログメータの指示値を読み取ることができると共に、その信頼性をより一層向上させることができる。
【０１１４】
さらに、請求項８記載アナログメータの自動読み取り装置では、上述のように構成しているので、画像処理による指示針の認識をより確実にすることができ、より正確にアナログメータの指示値を読み取ることができると共に、その信頼性をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したアナログメータの自動読み取り装置の実施形態の一例を示す概念図である。
【図２】本発明を適用したアナログメータの自動読み取り方法の実施形態の一例を示す流れ図である。
【図３】初期設定工程の手順を示す図である。
【図４】指示針の回転中心のずれを補正する手順を示す図である。
【図５】読み取り工程の手順を示す図である。
【図６】基準画像に対する計測画像の位置ずれ（画像の回転角度のずれ）を補正する手順を示す図である。
【図７】基準画像に対する計測画像の位置ずれ（画像の縦横方向のずれ）を補正する手順を示す図である。
【図８】計測画像の指示針の回転角を求める手順を示す図である。
【図９】計測画像の指示針の回転角を求める他の手順を示す図である。
【図１０】初期設定工程の他の手順を示す図である。
【図１１】基準画像を示す図である。
【図１２】計測画像を示す図である。
【図１３】初期設定工程で使用するポインタを示す図である。
【図１４】メータ情報の入力に使用するダイアログを示す図である。
【図１５】基準画像にポインタを重ねて表示した状態を示す図である。
【図１６】計測画像にポインタを重ねて表示した状態を示す図である。
【図１７】基準画像から針可動領域を抽出した画像の概念図である。
【図１８】基準画像の針可動領域の画像を極座標変換した画像の概念図である。
【図１９】計測画像から針可動領域を抽出した画像の概念図である。
【図２０】計測画像の針可動領域の画像を極座標変換した画像の概念図である。
【図２１】目盛領域の設定作業時に設定された目盛領域の画像を極座標変換してリアルタイムに拡大表示する様子を示す図である。
【図２２】指示針の回転中心のずれを補正する別の手順を示す図である。
【符号の説明】
１　アナログメータ
２　指示針
３　基準画像
４　計測画像
５　撮影手段
６　回転中心設定手段
７　針可動領域設定手段
８　目盛設定手段
９　極座標変換手段
１０　回転角算出手段
１１　指示値算出手段
１２　目盛領域設定手段
１３　第１の補正手段
１４　第２の補正手段
１５　第３の補正手段
１９　目盛盤
２０　針可動領域
２１　目盛盤の目盛
２２　目盛領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an analog meter automatic reading method and an automatic reading device. More specifically, the present invention relates to an analog meter automatic reading method and an automatic reading device that perform image processing on an image of a single-needle rotation type analog meter and read an indicated value of an indicating needle.
[0002]
[Prior art]
A single-needle rotation type analog meter is often used for a pressure gauge, a thermometer, and the like. Due to the nature of analog meters, it is difficult to directly convert the indicated value to a digital signal, and when performing long-term reliable observations such as continuous data collection, the Has read the indicated value by visually checking the indicated needle.
[0003]
As a method of reading the indicated value of the analog meter by image processing, for example, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-188939.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-188939
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, for an analog meter installed at a remote unmanned observatory or the like, it is difficult and impractical for an observer to go to an unmanned observatory or the like in order to read the indicated value. There has also been a demand for obtaining the indicated value of the analog meter as digital data that can be easily managed by a computer.
[0006]
On the other hand, by replacing the analog meter installed in an unmanned observatory with a digital meter, the indicated value can be obtained as a digital signal suitable for computer management, and the observer can go to the unmanned observatory etc. It is possible to know the indicated value online without the need. However, replacing a digital meter with an analog meter is expensive, and the cost is enormous, especially considering the large number of analog meters used in unmanned observatories around the country.
[0007]
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-188939, a portion considered to be a needle is searched for from a meter image based on a luminance value (gray value) of a pixel, extracted, and an angle is calculated. There is a possibility that a wrong part may be recognized as a stylus due to the influence of dirt or lighting conditions at the time of photographing, and the reliability is poor.
[0008]
The present invention can automatically read an indicated value of an analog meter from a remote place, can obtain a digital signal suitable for computer management, and has a highly reliable analog meter automatic reading method and automatic reading device. The purpose is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, a method for automatically reading an analog meter according to claim 1 is a method of automatically reading an image of an analog meter, wherein the center of rotation of the pointer and the movable range of the pointer are solid, and the center of rotation is plain. Set the needle movable area in an arc shape centered on the scale and the scale information on the dial, and set the needle movable area from the reference image of the analog meter before starting the measurement and the measurement image of the analog meter with the pointer rotated. Each of the images is extracted, and the two extracted images are converted into polar coordinates based on the center of rotation to convert the two images into linear images indicating the rotation angle of the pointer, respectively. The rotation angle is obtained, and the indicated value of the pointer of the measurement image is obtained by making the obtained rotation angle correspond to the scale information.
[0010]
That is, the rotation center of the pointer, the needle movable area, and the scale information of the dial are set as initial settings, image processing is performed based on these settings, and the indicated value of the pointer of the measurement image is obtained. When the image of the arcuate needle movable area is converted into polar coordinates with reference to the center of rotation of the pointer, the circumferential direction of the needle movable area (rotation direction of the pointer) and the radial direction (length direction of the pointer) are orthogonal to each other. It can be converted to a rectangular image as the direction. Reference image (an image of an analog meter, an image in which the pointer is pointing to 0 or the indicated value is known) and a measurement image (an image of the analog meter, in which the value of the pointer is to be obtained) For, the needle movable area is converted to polar coordinates, and the rotation angle of the pointer of the measurement image is obtained from the two images. Then, by associating the obtained rotation angle with the scale information of the dial, it is possible to obtain the indicated value indicated by the indicating needle of the measurement image. When the operator performs the initial setting in advance based on the reference image, the measured value of the analog meter (the indicated value of the pointer of the measured image) is automatically obtained by the image processing.
[0011]
Further, in the automatic reading method of the analog meter according to claim 2, a scale area which is an arc-shaped area centered on the center of rotation and corresponds to a scale portion of the scale plate is set, and an average luminance value of the scale area is set. The shift of the rotation center is corrected based on the rotation center, and the needle movable area is reset based on the corrected rotation center.
[0012]
The scale of the dial is provided along the circumference around the center of rotation of the pointer. Therefore, if the setting of the center of rotation of the pointer is deviated, the set graduation region also deviates from the portion where the graduation is provided. The brightness of the image is significantly different between the solid portion and the scale portion of the dial. For example, assuming that a white scale plate has black scales, the set scale area contains many black scale parts, and if there are not many white solid areas, the average brightness of the scale area The value decreases. Conversely, when the set scale area includes many white solid portions and does not include many black scale portions, the average luminance value of the scale area increases.
[0013]
If the setting of the scale area coincides with the scale part, the average luminance value of the scale area becomes small because the black part increases, and the average luminance value of the scale area becomes large because the white part increases if the setting is shifted. That is, the position where the average luminance value becomes the smallest is the position where the scale area exactly corresponds to the scale portion, and the position of the rotation center of the pointer in this case coincides with the accurate position of the rotation center. By finding a scale area where the average luminance value is minimized, the position of the center of rotation of the pointer can be obtained, and the deviation of the setting of the center of rotation of the pointer can be corrected.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for automatically reading an analog meter, wherein a deviation of a measurement image from a reference image is obtained, and after correcting the deviation, an image of the needle movable region is converted to a polar coordinate with respect to the measurement image.
[0015]
When the initial setting is performed based on the reference image, if the measurement image is displaced from the reference image, it is not possible to correctly extract the image of the needle movable area from the measurement image, and perform correct polar coordinate conversion. Can not. Since the shooting time of the reference image and the shooting time of the measurement image are different, the measurement image may be shifted due to some external factor or the like. However, by correcting the deviation before the polar coordinate conversion of the image of the needle movable region with respect to the measurement image, the image of the needle movable region of the measurement image can be correctly extracted based on the initial setting, and the polar coordinate conversion can be performed. Can be done correctly.
[0016]
Further, in the automatic reading method of the analog meter according to the fourth aspect, it is determined whether or not the characters on the dial are included in the needle movable area, and after removing the detected characters, the rotation angle of the indicating needle is obtained. Things.
[0017]
It is preferable that the set needle movable region does not include any characters on the dial. However, in addition to the scales, the scales have numerical values of the scales, units of the scales, names of manufacturers of the meters, and other characters, patterns, symbols, and the like. . For this reason, there are cases where only the uncoated portion cannot be set as the needle movable region. Further, noise may be included in the process of image processing.
[0018]
If the set needle movable area includes characters, patterns, symbols, dirt, noise, and the like (hereinafter, referred to as characters), it may be difficult to recognize the pointer in subsequent image processing. In the present invention, the characters included in the needle movable area are removed before the rotation angle of the pointer is obtained, so that the pointer can be easily recognized.
[0019]
Further, the automatic reading device for an analog meter according to claim 5 captures a reference image and a measured image by capturing the analog meter in a state before the measurement is started and a rotated state of the analog meter, and an image captured by the capturing unit. , A rotation center setting means for setting the rotation center of the pointer, and, for an image captured by the photographing means, a movable range of the pointer, a scale plate being plain, and an arc-shaped needle movable about the rotation center. Needle movable area setting means for setting an area, scale setting means for setting scale information of a scale board for an image captured by the photographing means, and polar coordinate conversion of the image of the needle movable area on the basis of the center of rotation, and Polar coordinate conversion means for converting the rotation angle into an image showing the rotation angle linearly; rotation angle calculation means for obtaining the rotation angle of the pointer based on the image obtained by the polar coordinate conversion; In which provision of an indicator value calculating means for obtaining an indication of the indicator needle of the measurement image in association with Sheng information.
[0020]
That is, as initial settings, setting of the center of rotation of the indicator needle by the rotation center setting means, setting of the needle movable area by the needle movable area setting means, and setting of the scale information of the dial by the scale setting means are performed. Is performed on the basis of the above, and the indicated value of the indicating needle of the measurement image is obtained.
[0021]
When the image of the arcuate needle movable area is converted into polar coordinates with reference to the center of rotation of the pointer, the circumferential direction of the needle movable area (rotation direction of the pointer) and the radial direction (length direction of the pointer) are orthogonal to each other. It can be converted to a rectangular image as the direction. The polar coordinate conversion means performs polar coordinate conversion of the needle movable region with respect to the reference image and the measurement image. Then, the rotation angle calculation means obtains the rotation angle of the pointing needle based on the two images after the polar coordinate conversion, and the indicated value calculation means obtains the indicated value of the measurement image by associating the rotation angle with the scale information of the dial.
[0022]
The reference image and the measurement image are captured and captured by the capturing unit. By performing the initial setting in advance by the operator, the measurement value of the analog meter (the indication value of the indicator needle of the measurement image) can be automatically obtained by image processing.
[0023]
The automatic reading device for an analog meter according to claim 6 is a scale area setting means for setting a scale area corresponding to a scale portion of a scale plate, which is an arc-shaped area centered on a rotation center, and a scale area setting means. It is provided with a first correction means for correcting the shift of the center of rotation based on the average luminance value.
[0024]
The scale of the dial is provided along the circumference around the center of rotation of the pointer. Therefore, if the position of the rotation center of the pointer set by the rotation center setting means is deviated, the scale area set by the scale area setting means also deviates from the scale portion of the dial. For example, assuming that a black scale is provided on a white background scale plate, if the scale area is shifted from the scaled portion, the ratio of white color increases and the average luminance increases. The first correction means obtains the position of the scale area where the average luminance becomes the smallest, obtains the position of the rotation center of the pointer corresponding to the obtained position of the scale area, and obtains the position of the rotation center set by the operator. Is corrected.
[0025]
An automatic reading apparatus for an analog meter according to a seventh aspect is provided with a second correction means for obtaining a deviation of the measurement image from the reference image and correcting the deviation.
[0026]
When the initial setting is performed based on the reference image, if the measurement image is displaced from the reference image, it is not possible to correctly extract the image of the needle movable area from the measurement image, and perform correct polar coordinate conversion. Can not. Since the shooting time of the reference image and the shooting time of the measurement image are different, it is considered that the measurement image may be shifted from the reference image. However, before the polar coordinate conversion of the image of the needle movable area is performed on the measurement image, the deviation of the measurement image is corrected by the second correction unit, so that the image of the needle movable area of the measurement image can be changed based on the initial setting. Extraction can be performed correctly, and polar coordinate conversion can be performed correctly.
[0027]
Further, the automatic reading device for an analog meter according to the eighth aspect is provided with a third correction means for removing characters on the dial included in the needle movable area.
[0028]
If characters are included in the set needle movable area, it becomes difficult to recognize the pointer in subsequent image processing. By removing the characters included in the needle movable area by the third correction unit before performing the polar coordinate conversion on the image of the needle movable area, it becomes easy to recognize the pointer by image processing.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on the best mode shown in the drawings.
[0030]
FIG. 1 shows an embodiment of an analog meter automatic reading apparatus to which the present invention is applied, and FIGS. 2 to 8 show an embodiment of an analog meter automatic reading method to which the present invention is applied. FIGS. 11, 12, 15, and 16 show images of the analog meter.
[0031]
First, an automatic reading device of the analog meter 1 (hereinafter, simply referred to as an automatic reading device) will be described. The automatic reading device captures a reference image 3 and a measurement image 4 by capturing the analog meter 1 in a state before the start of measurement and in a rotated state, and a pointer 2 for the image captured by the capturing unit 5. The rotation center setting means 6 for setting the rotation center of the image and the image taken by the photographing means 5 are movable within the movable range of the pointer 2, the scale plate 19 is plain, and the arc-shaped needle is movable around the rotation center. Needle movable area setting means 7 for setting the area 20; scale setting means 8 for setting scale information of the scale board 19 with respect to the image captured by the photographing means 5; Polar coordinate conversion means 9 for converting the image into a linear image showing the rotation of the pointer 2, and rotation angle calculation means 10 for obtaining the rotation angle of the pointer 2 based on the image obtained by the polar coordinate conversion. , And a instruction value calculating means 11 for determining the rotational angle in correspondence with the scale information indicated value of the indicator needle 2 of the measurement image 4.
[0032]
Here, the reference image 3 may be an image of the analog meter 1 in which the pointer 2 points to 0, or indicates a value other than 0 if the value to which the pointer 2 points is known. The image of the analog meter 1 may be used.
[0033]
Although the plain portion of the scale plate 19 is set as the needle movable region 20, the plain portion does not need to be strictly plain, and a part of the plain portion may include characters. That is, "scale plate is plain" includes not only a case where all of the set dials in the set needle movable area are plain, but also a case where most of the dials in the needle movable area are plain.
[0034]
In the present embodiment, the automatic reading device includes a scale area setting unit 12 that sets a scale area 22 that is an arc-shaped area centered on the center of rotation and that corresponds to a scale portion of the scale board 19; And a first correction unit 13 for correcting the shift of the center of rotation based on the average luminance value of. Further, the automatic reading apparatus obtains and corrects a shift amount of the measurement image 4 with respect to the reference image 3 and a second correction unit 14 that removes characters on the dial 19 included in the needle movable area 20. 3 correction means 15. The characters include patterns, symbols, noises, etc. in addition to the characters.
[0035]
The analog meter 1 is a single-needle rotary analog meter such as an oil temperature gauge or a pressure gauge, and is installed at, for example, an unmanned observation station. The photographing unit 5 is, for example, a photographing element such as a digital camera, and is installed facing the front of the analog meter 1. The image of the analog meter 1 photographed by the photographing means 5 is supplied to, for example, a computer 16 installed in the observation headquarters. The computer 16 includes an output device 17 such as a display, and an input device 18 such as a keyboard and a mouse. The above-described units 6 to 15 are realized by hardware and software.
[0036]
Next, an automatic reading method of the analog meter 1 (hereinafter, simply referred to as an automatic reading method) will be described.
[0037]
In this automatic reading method, as shown in FIG. 2, an initial setting step 31 is first performed, and then a reading step 51 is performed.
[0038]
FIG. 3 shows the procedure of the initial setting step 31. The initial setting step 31 is for the operator to perform initial setting by operating a mouse or a keyboard while looking at the display 17. For the image of the analog meter 1, the rotation center of the pointer 2 and the movable range of the pointer 2 are determined. Then, the scale plate 19 is plain and the needle movable area 20 having an arc shape centered on the rotation center and the scale information of the scale plate 19 are set. In the present embodiment, as an initial setting, a scale area 22 that is an arc-shaped area centered on the rotation center and that corresponds to the scale portion of the scale board 19 is also set. Further, for example, a reference image 3 shown in FIG. 11 is used as an image of the analog meter 1 for performing the initial setting.
[0039]
In the initial setting step 31, first, the reference image 3 previously photographed by the photographing means 5 (step 32) is read into the computer 16 (step 33). The computer 16 displays the read reference image 3 on the display 17. The operator sets the initial setting parameters, that is, the rotation center of the pointer 2, the needle movable area 20, the scale information of the scale board 19, the scale area 22 and the like while watching the reference image 3 displayed on the display 17 (step 34). . The needle movable area 20 and the scale area 22 are arc-shaped areas centered on the rotation center of the pointer 2.
[0040]
The setting of the rotation center of the pointer 2 (step 35) is performed by the operator operating the rotation center setting means 6. That is, the operator operates the mouse while looking at the reference image 3 displayed on the display 17 and moves the pointer to the position of the center of rotation of the pointer 2 in the reference image 3 to obtain the coordinates (x ₀ , Y ₀ ) Is set. Later, the center coordinates (x ₀ , Y ₀ ) Is converted to polar coordinates, thereby converting the rotation angle of the pointer 2 into a translation component in polar coordinates.
[0041]
The setting of the needle movable area 20 (step 36) is performed by the operator operating the needle movable area setting means 7. That is, the operator operates the mouse while watching the reference image 3 displayed on the display 17 and moves the pointer indicating the needle movable area 20 to thereby obtain the maximum radius (r ₀ max), minimum radius (r ₀ min), start angle (θ ₀ start), end angle (θ ₀ end). By setting a solid portion of the scale plate 19 as the needle movable area 20 and using this range for image processing, a recognition error of the pointer 2 can be reduced, and high accuracy can be obtained by image processing.
[0042]
The setting of the scale area 22 (step 37) is performed by the operator operating the scale area setting means 12. That is, the operator operates the mouse while looking at the reference image 3 displayed on the display 17 and moves the pointer indicating the scale area 22 so that the maximum radius of the scale area 22 (mr ₀ max), minimum radius (mr ₀ min), start angle (mθ ₀ start), end angle (mθ) ₀ end).
[0043]
As shown in FIG. 21, at the time of setting the scale area 22, the computer 16 polar-converts the image of the set scale area 22 and enlarges and displays the image on the display 17 in real time. Since the operator can perform the setting operation while checking the displayed image, it is possible to quickly determine whether or not the setting of the scale area 22 is appropriate. Optimization can be achieved.
[0044]
The setting of the scale information of the scale board 19 (step 38) is performed by the operator operating the scale setting means 8. That is, the operator operates the mouse while looking at the reference image 3 displayed on the display 17 and moves the pointer indicating the scale position to thereby set the position of the scale 21 serving as a reference (the scale viewed from the rotation center of the pointer 2). 21 direction angle (θ _mn , N = 1, 2, 3,...)), And the value (mn, n = 1, 2, 3,...) Of the scale 21 at which the position is set is input by keyboard operation. The position setting of the reference scale 21 and the input of its value may be performed by selecting at least two scales 21.
[0045]
The position and value of the reference scale 21, that is, the scale information, is one of the meter information, and other meter information is input (step 38). In the present embodiment, the position of the pointer 2, the value of the pointer 2 (point value), and the unit of the pointer 2 are input. The position of the pointer 2 is input by operating the mouse while looking at the reference image 3 displayed on the display 17 and moving the pointer indicating the pointer 2. The value and unit of the pointer 2 are input by operating the keyboard.
[0046]
As described above, the setting of the initial setting parameters can be performed interactively while watching the reference image 3 displayed on the display 17. Further, the parameters once set can be changed by resetting the parameters. In setting each parameter, the setting order of the parameters is not particularly determined. Furthermore, it is also possible for an operator different from the operator who made the previous setting to change the parameter settings.
[0047]
The initial setting parameters are set by the operator while looking at the display 17 of the computer 16 as described above. For this reason, there is a possibility that an error due to an individual difference or the like occurs in the setting. In particular, there is a high possibility that an error occurs in setting the rotation center of the pointer 2. Therefore, in the present embodiment, the correction is automatically performed by computer processing by the first correction means 13 to reduce the error of the rotation center of the pointer 2 set by the operator (step 39). That is, the shift of the rotation center is corrected based on the average luminance value of the scale area 22, and then the image of the needle movable area 20 is extracted based on the corrected rotation center.
[0048]
FIG. 4 shows a procedure for correcting the displacement of the rotation center of the pointer 2. Now, for example, consider a case where a black scale 21 is attached to a white scale board 19. Since the scale area 22 is an arc-shaped area centered on the center of rotation of the pointer 2, when the set position of the center of rotation of the pointer 2 matches the center of rotation of the reference image 3, The set scale area 22 coincides with the portion marked on the scale 21 of the reference image 3. At this time, assuming that the two-dimensional image of the scale area 22 is g (x, y), the average luminance value of the scale area 22 can be expressed as in Equation 1. Here, (x, y) is a pixel inside the scale area 22, and S is an area of the scale area 22.
(Equation 1)
Σ _{x, y} g (x, y) / S
[0049]
When the set scale area 22 matches the portion of the reference image 3 where the scale 21 is provided, the set scale area 22 includes the black scale 21, so that the average luminance of the scale area 22 increases. The value decreases. On the other hand, when the set rotation center position of the pointer 2 is shifted from the rotation center of the reference image 3, the set scale area 22 is shifted from the portion of the reference image 3 where the scale 21 is provided. . In this case, since the ratio of the black portion in the set scale area 22 decreases, the average luminance value of the scale area 22 decreases.
[0050]
The rotation center coordinates (x ₀ , Y ₀ The virtual scale area 22 is assumed while slightly shifting the rotation center coordinate of the pointer 2 in the xy directions (while changing the variation parameters (i, j) little by little) with respect to the surrounding area, and the average luminance of the virtual scale area 22 Calculate the value repeatedly. Furthermore, the minimum radius mr of the scale area ₀ min and the maximum radius mr of the scale area ₀ As for max, the virtual scale area 22 is assumed while slightly shifting in the direction of the radius r (while changing the variation parameters (k, l) little by little), and the average luminance value of the virtual scale area 22 is repeatedly calculated. In the process of calculating the average luminance value, a fixed luminance value indicating that the area is outside the area may be applied to the part other than the scale area 22 set in the initial setting and the vicinity area. The neighborhood area is slightly different depending on the type of meter, but is usually several pixels near the scale area 22. Then, a parameter (i, j, k, l) that minimizes the average luminance value of the scale area 22 is searched. In this search process, it is not always necessary to change all the parameters i, j, k, l, and the search parameters may be reduced according to the calculation capability of the apparatus. Also, the search range can be varied in the search area depending on the calculation capability of the apparatus. Thereafter, the rotation center coordinates (x, x) of the pointer 2 designated by the operator with the variation parameters (i, j, k, l) at which the brightness value becomes minimum. ₀ , Y ₀ ) And the minimum radius mr of the scale area ₀ min and the maximum radius mr of the scale area ₀ Correct max.
[0051]
In the above-described correction method, the average luminance value of the scale area 22 is directly calculated. However, the scale area 22 may be converted into polar coordinates, and the average luminance value of the image may be calculated. FIG. 22 shows the procedure of correction in this case. The coordinates (x ₀ , Y ₀ ) Is converted to polar coordinates in the scale area 22. Assuming that a two-dimensional image of the scale area 22 is g (x, y), an image f (r, θ) of the polar coordinate conversion can be expressed by Expression 2.
(Equation 2)
f (r, θ) = g (x ₀ + R · cos θ, y ₀ + R · sin θ)
Where mr ₀ min ≦ r ≦ mr ₀ max
[0052]
Next, set the rotation center coordinates (x ₀ , Y ₀ ) X ₀ And y ₀ , Minimum radius mr of the scale area ₀ min and the maximum radius mr of the scale area ₀ It is assumed that the virtual scale area 22 is obtained by slightly changing at least one of the four max parameters. Then, polar coordinate conversion is performed based on the parameters assuming the virtual scale area 22. At this time, when the polar coordinate conversion is performed on a portion other than the scale region 22 set in the initial setting and its neighboring region, a fixed luminance value indicating that the region is outside the region is assigned. Although the vicinity area has a slight difference depending on the type of the meter, it is usually several pixels near the scale area 22. Suppose i in the x direction, j, mr in the y direction ₀ k, mr for min ₀ The image after the polar coordinate conversion when it is moved by 1 with respect to max can be expressed by Expression 3.
[Equation 3]
h (r, θ) = g (x ₀ + I + r · cos θ, y ₀ + J + r · sin θ)
Where mr ₀ min + k ≦ r ≦ mr ₀ max + 1
[0053]
The rotation center coordinates (x ₀ , Y ₀ ), A virtual scale area 22 is assumed while slightly shifting the rotation center coordinates of the pointer 2 in the xy directions (while changing the fluctuation parameters (i, j) little by little), and the polar coordinate conversion of the virtual scale area 22 is performed. Is repeated. Furthermore, the minimum radius mr of the scale area ₀ min and the maximum radius mr of the scale area ₀ Regarding max, the virtual scale area 22 is assumed while slightly shifting in the radius r direction (while changing the variation parameters (k, l) little by little), and the polar coordinate conversion of the virtual scale area 22 is repeatedly performed. Then, a variation parameter (i, j, k, l) that minimizes the average luminance value after the polar coordinate conversion is searched. In this search process, it is not always necessary to change all the parameters i, j, k, l, and the search parameters may be reduced according to the calculation capability of the apparatus. Also, the search range can be varied in the search area depending on the calculation capability of the apparatus. Then, the rotation center coordinates (x, x) of the pointer 2 designated by the operator with the variation parameters (i, j, k, l) that minimize the average luminance value ₀ , Y ₀ ) And the minimum radius mr of the scale area ₀ min and the maximum radius mr of the scale area ₀ Correct max.
[0054]
When the analog meter 1 has a white scale 21 on the black scale board 19, the above-described processing may be performed by inverting the luminance value.
[0055]
Further, in the image of the analog meter 1, when the luminance value of the meter image is not white or black but an intermediate value (gray), the luminance value of the scale plate 19 and the luminance value of the scale 21 are higher. The above-described processing may be performed by regarding white as the lower one and black as the lower luminance. In addition, the above-described processing may be performed after performing image processing such that the higher luminance is white and the lower luminance is black between the luminance value of the scale board 19 and the luminance value of the scale 21.
[0056]
Further, when the image of the analog meter 1 is a color image, there is a method of calculating the luminance and performing the above-described processing. However, the luminance value of the graduation board 19 and the luminance value of the graduation 21 coincide or show a similar value. In this case, for example, only the red signal of the color signal is used, and the above-described processing may be performed by regarding a portion where the red signal component is strong as white and a portion where the red signal component is weak as black. Further, the above-described processing may be performed after performing image processing in which a red signal component has a strong portion as white and a weak signal portion as black. The same can be said for the blue signal component and the green signal component. Also, in a normal color image, the method using a part of the signal components as described above can use the other signal components without calculating the luminance value when the graduation plate 19 and the graduation 21 can be clearly distinguished. You may.
[0057]
As described above, it is considered that the brightness of the scales 19 and 21 of the image of the analog meter 1 is clearly defined, or the above-described correction processing is performed after the image processing is performed so that the brightness is clear. , More meter images can be handled.
[0058]
After the position correction of the rotation center is performed, other initialization parameters are also corrected so as to be arranged around the rotation center position after the correction, and the corrected initialization parameters are superimposed on the reference image 3. The operator confirms whether or not the automatic correction by the first correction means 13 indicates a correct value (step 40 in FIG. 3).
[0059]
If the automatic correction is not correct, the initialization parameters are set again (step 34). On the other hand, if the automatic correction is correct, the initial setting parameters are stored in the initial setting file (step 41), and the initial setting step 31 ends. The initialization parameters stored in the computer 16 are used when reading the meter reading.
[0060]
FIG. 5 shows the procedure of the reading step 51. In the reading step 51, the measurement image 4 shown in FIG. 12 is obtained, and the indication value of the pointer 2 of the measurement image 4 is automatically read by image processing using the initial setting parameters and the reference image 3.
[0061]
First, the initial setting parameters stored in the initial value setting file are read (step 52), and the reference image 3 and the measurement image 4 are read (steps 53 and 54). Then, in the present embodiment, the image processing is performed on the measurement image 4 after the second correction unit 14 corrects the displacement of the measurement image 4 (step 55).
[0062]
Normally, the time at which the reference image 3 is obtained and the time at which the measurement image 4 is obtained are different. Therefore, the position of the meter 1 in the measurement image 4 is different from the position of the meter 1 in the reference image 3 due to some external factors or the like. It is expected that there could be. For this reason, before performing the image processing, the displacement of the measurement image 4 with respect to the reference image 3 (the displacement in the vertical and horizontal directions and the displacement of the rotation angle (direction)) is detected, and if the displacement is detected, it is corrected and the measured image is corrected. 4 is matched with the reference image 3. That is, the shift amount of the measurement image 4 with respect to the reference image 3 is obtained, and after correcting this shift, the image of the needle movable region 20 of the measurement image 4 is subjected to polar coordinate conversion. This correction is automatically performed by the second correction unit 14.
[0063]
FIG. 6 shows a procedure for correcting the deviation of the rotation angle of the measurement image. The reference image 3 and the measurement image 4 are each subjected to two-dimensional Fourier transform. For the amplitude component of the two-dimensional signal after the Fourier transform, polar coordinate transformation is performed around the origin (DC component) of the frequency component. This process is performed for each of the reference image (signal) and the measurement image (signal). Then, the Fourier transform is performed again on the two-dimensional signal (only the amplitude component) converted into the respective polar coordinates. After that, for each frequency component after the Fourier transform, a complex number component of the signal created from the reference image 3 and a conjugate complex number component of the signal created from the measurement image 4 are multiplied and synthesized. At the time of synthesis, division is performed by the amplitude of each signal (a phase difference is calculated using only phase components).
[0064]
When performing the composite calculation, specifically, the division, there is a case where the amplitude component is too small. In such a case, the real component of the composite signal may be set to 0 and the complex component may be set to 0. Alternatively, a random number may be assigned to a composite signal component when the amplitude component is too small.
[0065]
Thereafter, the inverse Fourier transform of the signal component is calculated. Among the converted signals, the coordinates (r ₁ , Θ ₁ Explore). θ ₁ There is a difference between the rotation angles of the reference image 3 and the measurement image 4 by an angle corresponding to ₁ Rotate by the angle corresponding to. Thereby, the deviation of the rotation angle of the measurement image 4 is corrected.
[0066]
When the Fourier transform is performed on the reference image 3 and the measurement image 4, image processing such as an appropriate window function can be added to the reference image 3 and the measurement image 4 so that the angle shift can be measured with high accuracy.
[0067]
FIG. 7 shows a procedure for correcting the displacement of the measurement image in the vertical and horizontal directions. Measurement image 4 is θ ₁ The two-dimensional Fourier transform is performed again on the reference image 3 and the image whose rotation angle has been corrected by rotating the image only. Then, for each frequency component after the Fourier transform, the signal component created from the reference image 3 and the signal component created from the measurement image 4 are multiplied, respectively, to perform synthesis. When performing synthesis, division is performed by the amplitude of each signal. Then, inverse Fourier transform is performed on the synthesized signal. The coordinates (x ₁ , Y ₁ Explore). As a result, the angle θ ₁ The measurement image 4 rotated only by x is compared with the reference image 3 by x in the x-axis direction. ₁ Pixel, y in y-axis direction ₁ It is considered that the pixels are shifted by only one pixel.
[0068]
And θ obtained as described above. ₁ , X ₁ , Y ₁ Thus, the displacement of the measurement image 4 can be corrected (Step 55 in FIG. 5).
[0069]
After correcting the displacement of the measurement image 4, the image of the needle movable area 20 is subjected to polar coordinate conversion about the rotation center coordinate of the pointing needle 2 using the initial setting parameters for each of the corrected measurement image 4 and the reference image 3. (Steps 56 and 57). That is, an image of the needle movable area 20 is extracted from the reference image 3 and the measurement image 4, respectively, and the extracted two images are converted into polar coordinates based on the center of rotation to convert the two images into linear images indicating the rotation of the pointer 2 respectively. I do. Such processing is automatically performed by the polar coordinate conversion means 9. FIG. 17 shows a concept of an image obtained by extracting the needle movable region 20 from the reference image 3, and FIG. 18 shows a concept of an image obtained by polar-transforming the image. FIG. 19 shows a concept of an image obtained by extracting the needle movable region 20 from the measurement image 4, and FIG. 20 shows a concept of an image obtained by converting the image into polar coordinates.
[0070]
Here, the image after the polar coordinate conversion may include characters on the dial 19 and noise during processing, and the characters and noise are removed (steps 58 and 59 in FIG. 5). That is, it is checked whether or not the characters on the dial 19 are included in the needle movable area 20, and after removing the detected characters, polar coordinate conversion is performed. This process is automatically performed by the third correction unit 15.
[0071]
Focusing on the luminance value in the radial direction at a certain angle in the image after the polar coordinate conversion, a change in the luminance of the pixel in the radial direction is examined. If the pointer 2 is located at that angle, the change in luminance is considered to be small. Conversely, when the change in luminance is large, it is considered that the possibility that the pointer 2 is at that angle is low, and it is considered that the luminance has largely changed depending on the characters. For this reason, the luminance value is replaced so that the change in luminance is reduced, and characters are deleted. This process is performed for all angles of the polar-transformed image. As a result, even if the characters appear in the needle movable region 20, the characters can be removed and the reading process of the pointer 2 can be performed, so that the reading accuracy can be improved.
[0072]
After performing displacement correction of the measurement image 4 and processing for removing characters and noise included in the needle movable area 20, reading processing is performed (step 60 in FIG. 5). That is, the rotation angle of the pointer 2 is obtained based on the two images after the polar coordinate conversion. This processing is automatically performed by the rotation angle calculation means 10.
[0073]
FIG. 8 shows a procedure for obtaining the rotation angle of the pointer 2. The two-dimensional Fourier transform is performed on each of the reference image 3 and the measurement image 4 that have been subjected to the above-described processing after the polar coordinate transformation. The generated signal components are multiplied by each to synthesize.
[0074]
Further, an inverse Fourier transform is performed on the synthesized signal. Coordinates (r) at which the correlation value becomes maximum in the converted signal wave ₂ , Θ ₂ Explore). This θ ₂ Is the rotation angle of the pointer 2 required.
[0075]
Next, the obtained rotation angle θ ₂ Is associated with the scale information to obtain the indicated value of the indicating needle 2 of the measurement image 4 (step 61 in FIG. 5). Such processing is automatically performed by the instruction value calculation means 11.
[0076]
This will be specifically described. The rotation angle θ of the pointer 2 obtained earlier ₂ The indicated value is obtained based on. A scale indication value per 1 deg is calculated from the reference scale 21 input as scale information. Now, as the scale information, two reference scales 21 (the direction angle θ of the scale 21). _m1 , Θ _m2 , The scales m1, m2) of the scale 21 are input. Assuming that the scale indication value per deg is a, a is expressed by Expression 4.
(Equation 4)
a = (θ _m2 −θ _m1 ) / (M2-m1)
[0077]
Also, assuming that the indicated value of the indicating needle 2 of the reference image 3 is b, the indicated value y of the measured image 4 to be obtained is represented by Expression 5.
(Equation 5)
y = aθ ₂ + B
The indicated value calculating means 11 of the computer 16 obtains the indicated value y of the indicating needle 2 of the measurement image 4 based on the equation (5).
[0078]
If there are three or more pieces of scale information, an appropriate function for converting the rotation angle into an indicated value may be separately created, and the indicated value y may be calculated using the function.
[0079]
In the present invention, the indicated value of the analog meter 1 is read based on the measurement image 4 photographed by the photographing means 5, so that the indicated value of the analog meter 1 can be automatically read from a remote place. In addition, since the indicated value is read by performing image processing by the computer 16, the indicated value can be obtained as a digital signal suitable for computer management.
[0080]
In the present invention, image processing is performed by extracting the entire needle movable area 20 instead of extracting only the pointer 2 and performing image processing. For this reason, the possibility of malfunctioning is very low with a slight noise or a change in shooting conditions, and there is no need to change the initial setting with a slight noise or a slight change in lighting conditions during shooting. For this reason, it is not necessary to refine the initial settings many times, and the initial settings are not troublesome and excellent in usability. Further, as described above, since the possibility of malfunction is extremely low, the reliability of measurement is excellent.
[0081]
Further, in the present invention, the deviation of the rotation center of the pointer 2 is corrected by the procedure shown in FIG. 4 or FIG. 22, so that the variation in the setting by the operator can be suppressed, and the pointing of the pointer 2 can be more accurately performed. The value can be read, and the reliability of the read value can be further improved.
[0082]
In the present invention, the deviation of the rotation angle of the measurement image is corrected by the procedure shown in FIG. 6, and the vertical and horizontal displacement of the measurement image is corrected by the procedure shown in FIG. Even if it does, the indicated value of the indicating needle 2 can be read accurately, and the reliability of the read value can be further improved, and it is practical.
[0083]
Furthermore, according to the present invention, the characters included in the movable area 20 can be removed by the third correction means 15, so that the indicated value of the pointer 2 can be read more accurately, and the read value can be read. The reliability can be further improved.
[0084]
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0085]
For example, in the above description, the rotation angle θ of the pointer 2 of the meter 1 ₂ Is obtained, the coordinates (r ₂ , Θ ₂ ), R ₂ And θ ₂ (FIG. 8), the value required for reading the indicated value is θ ₂ Therefore, the processing in the radial direction may be simplified. By simplifying the processing in the radial direction, the speed of image processing can be further increased.
[0086]
Specifically, the sum of the quadratic function after the polar coordinate conversion in the r direction may be obtained and converted into a one-dimensional function (Equation 6).
(Equation 6)
h ′ (θ) = Σ _r h (r, θ)
That is, as shown in FIG. 9, the images after the polar coordinate conversion of the reference image 3 and the measurement image 4 that have been subjected to the noise removal processing are respectively converted into one-dimensional functions, and one-dimensional Fourier transform is performed. For each frequency component after the Fourier transform, a signal component created from the reference image 3 and a signal component created from the measurement image 4 are multiplied, respectively, to perform synthesis. Further, an inverse Fourier transform is performed on the synthesized signal. Coordinate θ at which the correlation value becomes maximum in the converted signal wave ₂ To explore. This θ ₂ Is the rotation angle of the pointer 2 required.
[0087]
In the above description, the first correction means 13 is provided to correct the rotation center of the pointer 2 set by the operator in the initial setting step 31, but this correction processing may be omitted. . FIG. 10 shows a procedure in which this correction process is omitted.
[0088]
In the above description, the second correction unit 14 is provided to correct the deviation of the measurement image 4 from the reference image 3. However, when there is no possibility that the measurement image 4 is shifted, such processing is omitted. You may.
[0089]
Further, in the above description, the third correction unit 15 is provided to perform the processing of deleting characters and noise included in the needle movable area 20. However, when the setting of the needle movable area 20 does not include characters, If it is determined that including the characters does not affect the calculation of the rotation angle, such processing may be omitted.
[0090]
Furthermore, in the above description, the indication value of the pointer 2 of the reference image 3 is input as one of the meter information. However, the reference image 3 that has the pointer 2 pointing to 0 is used. When performing image processing on the premise of this, it is possible to eliminate the need to input the indicated value of the indicator hand 2.
[0091]
Further, in the above description, the scales 21 serving as two references are used as the scale information, but three or more scales 21 may be used.
[0092]
【Example】
For setting the initialization parameters, for example, a pointer 23 shown in FIG. 13 is used. The pointer 23 is superimposed on the reference image 3 on the display 17 and operated by a mouse. Input of meter information among the initial setting parameters is performed by operating a mouse and a keyboard. As shown in FIG. 21, an image 30 obtained by performing polar coordinate conversion on the scale area 22 is displayed beside the reference image 3. In the image 30 obtained by polar-transforming the scale area 22, an area 35 surrounded by the linear pointers 31 to 34 becomes the scale area 22 in the reference image 3. This image 30 is used for fine adjustment of the center of rotation of the pointer 2 and the like.
[0093]
The pointer 23 includes a rotation center sub-pointer 24, a needle movable area sub-pointer 25, a scale area sub-pointer 26, an indicator hand sub-pointer 27, and scale position sub-pointers 28 and 29. Each of the sub-pointers 24-29 is operated by mouse operation. Can be moved and deformed. In this embodiment, two scale position sub-pointers 28 and 29 are provided. However, the number of scale position sub-pointers 28 and 29 is not limited to two. When three or more reference scales 21 are set, the same number of scale position sub-pointers is used.
[0094]
The needle movable area sub-pointer 25 and the scale area sub-pointer 26 are arc-shaped sub-pointers centered on the rotation center sub-pointer 24 and cannot be deformed into a shape other than the arc shape centered on the rotation center sub-pointer 24. The pointing hand sub-pointer 27 and the scale position sub-pointers 28 and 29 are linear sub-pointers extending in the radial direction from the rotation center sub-pointer 24 and move so as to rotate about the rotation center sub-pointer 24. . When the rotation center sub-pointer 24 is moved, the other sub-pointers 25 to 29 also move together.
[0095]
The rotation center of the pointer 2 is set using the rotation center sub-pointer 24. Select [Change] from the menu bar displayed on the display 17, and select [Center Coordinates] from the displayed pull-down menu. Then, the rotation center sub-pointer 24 is dragged with the mouse and moved to the rotation center position of the pointer 2 of the reference image 3.
[0096]
The needle movable area 20 is set using the needle movable area sub-pointer 25. The needle movable area sub-pointer 25 includes an outer diameter line 25a, an inner diameter line 25b, and left and right vertical lines 25c and 25d. The maximum radius of the needle movable area 20 (r ₀ When setting (max), select [Change] from the menu bar displayed on the display 17, select [Movable area] from the displayed pull-down menu, and then select [Maximum radius] from the displayed pull-down menu. (Hereinafter, how to select such a menu will be described using arrows. In the above case, [change] → [movable area] → [maximum radius]). Then, the outer diameter line 25a is dragged with a mouse and moved to a predetermined position of the reference image 3. The minimum radius of the needle movable area 20 (r ₀ min), the menu is selected from [change] → [movable area] → [minimum radius]. Then, the inner diameter line 25b is dragged with a mouse and moved to a predetermined position of the reference image 3. Start angle of needle movable area 20 (θ ₀ When setting (start), the menu is selected from [change] → [movable area] → [start angle]. Then, the left vertical line 25c is dragged with the mouse and moved to a predetermined position of the reference image 3. End angle of needle movable area 20 (θ ₀ When setting (end), the menu is selected from [change] → [movable area] → [end angle]. Then, the right vertical line 25d is dragged with the mouse and moved to a predetermined position of the reference image 3. When any one of the lines 25a to 25d is dragged, the length of the other line changes, and the connection relationship between the lines 25a to 25d is maintained.
[0097]
The scale area 22 is set using a scale area sub-pointer 26. The scale area sub-pointer 26 includes an outer diameter line 26a, an inner diameter line 26b, and left and right vertical lines 26c and 26d. The maximum radius of the scale area 22 (mr ₀ When setting (max), the menu is selected from [change] → [scale area] → [maximum radius]. Then, the outer diameter line 26 a is dragged with a mouse and moved to a predetermined position of the reference image 3. Minimum radius of the scale area 22 (mr ₀ min), the menu is selected from [Change] → [Scale area] → [Minimum radius]. Then, the inner diameter line 26b is dragged with a mouse and moved to a predetermined position of the reference image 3. Start angle of scale area 22 (mθ ₀ When setting (start), the menu is selected from [change] → [scale area] → [start angle]. Then, the left vertical line 26c is dragged with the mouse and moved to a predetermined position of the reference image 3. End angle of scale area 22 (mθ ₀ When setting (end), the menu is selected from [Change] → [Scale area] → [End angle]. Then, the right vertical line 26d is dragged with the mouse and moved to a predetermined position of the reference image 3. When one of the lines 26a to 26d is dragged, the length of the other line changes, and the connection relationship between the lines 26a to 26d is maintained.
[0098]
The pointer sub-pointer 27 is used to set the position of the pointer 2. Select [Change]-> [Standard scale] from the menu. Then, the pointer sub-pointer 27 is dragged with the mouse, and is superimposed on the pointer 2 of the reference image 3.
[0099]
Scale position sub-pointers 28 and 29 are used to set the position of the scale 21 serving as a reference. In this embodiment, since two scales 21 are used as a reference, two scale position sub-pointers 28 and 29 are provided, so that the operation is performed twice. That is, the menu is changed from [Change] to [Scale A]. Then, the first scale position sub-pointer 28 is dragged with the mouse, and is superimposed on an arbitrary scale 21 of the reference image 3 (for example, 50 scales 21). Next, the menu is changed from [Change] to [Scale B]. Then, the second scale position sub-pointer 29 is dragged with the mouse, and is superimposed on an arbitrary scale 21 of the reference image 3 (for example, 150 scales 21).
[0100]
To input the meter information, select the menu from [Input] → [Indicated value input]. As a result, a dialog for input shown in FIG. 14 is displayed. Then, the user moves the mouse pointer to the item to be input and clicks it, and inputs a predetermined value from the keyboard.
[0101]
In setting the rotation center of the pointer 2 accurately, fine adjustment of the positions of the rotation center sub-pointer 24 and the scale area sub-pointer 26 is performed as necessary. Select [fine adjustment] → [center coordinates] from the menu. Then, the rotation center coordinates (x ₀ , Y ₀ ) Can be changed. That is, when a part of the image 30 is dragged and moved, the display area of the image 30 moves, and the rotation center coordinate (x ₀ , Y ₀ ) Can be considered as changed and fine-tuning can be performed. Rotation center coordinates (x ₀ , Y ₀ The change in the scale area 22 due to the change in ()) is instantaneously reflected in the converted image 30. When the position of the rotation center sub-pointer 24 coincides with the position of the rotation center of the pointer 2 in the reference image 3, the scale of the meter becomes a straight line in the converted image 30 of the scale area 22 and is aligned in parallel.
[0102]
The maximum radius of the scale area 22 (mr ₀ max) and the minimum radius (mr ₀ min) can be finely adjusted. Maximum radius (mr ₀ In the case of fine adjustment of (max), the menu is selected from [fine adjustment] → [maximum scale radius]. By this operation, the linear pointer 31 in the image 30 obtained by polar-transforming the horizontal scale area 22 of the reference image 3 can be moved by a mouse operation, whereby the maximum radius of the scale area 22 can be changed.
[0103]
In addition, the minimum radius (mr ₀ Similarly, in the case of the fine adjustment of (min), the menu is selected from [fine adjustment] → [scale minimum radius]. By this operation, the linear pointer 32 in the image 30 obtained by polar-transforming the horizontal scale area 22 of the reference image 3 can be moved by a mouse operation, whereby the minimum radius of the scale area 22 can be changed.
[0104]
When the rotation center of the pointer 2 is automatically corrected, the menu is selected from [fine adjustment] → [center position automatic correction]. With this operation, automatic correction is performed based on the method shown in FIGS. 4 and 22, and the pointer 23 is displayed on the reference image 3 reflecting the correction result.
[0105]
The initial setting parameters set by the above operation are saved. By selecting [Parameter] → [Export] from the menu, the initial setting parameters are saved. Note that the initialization parameters are stored in a text file. In the text file, each parameter is separated by a space.
[0106]
To check the set initial setting parameters, select [Parameter] → [Read] from the menu. As a result, the initial setting parameters are read from the text file, and the pointer 23 of the shape and arrangement according to the values is displayed. FIG. 15 shows a state in which the pointer 23 is superimposed on the reference image 3 and FIG. 16 shows a state in which the pointer 23 is superimposed on the measurement image 4.
[0107]
【The invention's effect】
As described above, in the method for automatically reading an analog meter according to the first aspect, the image processing is performed in the above-described procedure, so that the indicated value of the analog meter can be read by image processing using a computer. Here, when an object to be recognized by image processing is narrow, it is generally difficult to recognize the object. In addition, since the pointer of the analog meter rotates, the degree of light hitting the pointer depends on the rotational position, making it difficult to recognize the image by image processing. In the present invention, a solid portion of the dial is set as a needle movable area, and this area is subjected to polar coordinate conversion. Therefore, even if the image processing target (pointing needle) is thin and the degree of light hit varies depending on the rotational position, The position can be recognized well, and the indicated value can be automatically read by image processing. That is, the reliability of the automatic reading of the analog meter by the image processing can be improved. Since the indicated value can be read by image processing, the indicated value can be read even if the analog meter is installed in a remote place, and the measurement data (indicated by a digital signal suitable for data management by a computer). Value).
[0108]
In the method for automatically reading an analog meter according to the second aspect, image processing is performed according to the above-described procedure, so that a setting error caused by individual differences among workers can be suppressed, and the indicated value of the analog meter can be more accurately determined. Can be read, and the reliability thereof can be further improved.
[0109]
Further, in the automatic reading method of the analog meter according to the third aspect, since the image processing is performed in the above-described procedure, it is possible to prevent the reading error of the indicated value due to the deviation of the measured image, and to more accurately perform the analog reading. The readout value of the meter can be read, and the reliability can be further improved.
[0110]
Furthermore, in the method for automatically reading an analog meter according to claim 4, since the image processing is performed in the above-described procedure, the recognition of the pointer by the image processing can be more reliably performed, and the indicated value of the analog meter can be more accurately calculated. It can be read and its reliability can be further improved.
[0111]
Further, in the automatic reading device for an analog meter according to the fifth aspect, since the configuration is as described above, it is possible to read the indicated value of the indicating needle of the analog meter by image processing using a computer. Here, when the object to be recognized by the image processing is thin, it is generally difficult to recognize the object, and since the pointer of the analog meter rotates, the degree of light hitting the pointer depends on the rotation position. As described above, recognition by image processing is difficult. In the present invention, the needle movable area designating means sets a solid portion of the dial as the needle movable area, and the polar coordinate converting means polar-transforms the needle movable area, so that the image processing target (pointing needle) is thin, Even if the degree of light hit varies depending on the rotational position, the position can be recognized well, and the indicated value can be automatically read by image processing. That is, the reliability of the automatic reading device of the analog meter by the image processing can be improved. Since the indicated value can be read by image processing, the indicated value can be read even if the analog meter is installed in a remote place, and the measurement data (indicated by a digital signal suitable for data management by a computer). Value).
[0112]
In the automatic reading device for an analog meter according to the sixth aspect of the present invention, since the configuration is as described above, it is possible to suppress a setting error caused by an individual difference of an operator, etc., and to more accurately read the indicated value of the analog meter. Can be read, and the reliability thereof can be further improved.
[0113]
Further, the automatic reading device for an analog meter according to the seventh aspect is configured as described above, so that it is possible to prevent the occurrence of a reading error of the indicated value due to the deviation of the measured image, and to more accurately perform the analog reading. The readout value of the meter can be read, and the reliability can be further improved.
[0114]
Furthermore, the automatic reading device for an analog meter according to the present invention is configured as described above, so that the recognition of the pointer by image processing can be more reliably performed, and the reading value of the analog meter can be read more accurately. And its reliability can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of an embodiment of an automatic reading device for an analog meter to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of an embodiment of an analog meter automatic reading method to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a diagram showing a procedure of an initial setting step.
FIG. 4 is a diagram showing a procedure for correcting a shift of the rotation center of the pointer.
FIG. 5 is a diagram showing a procedure of a reading step.
FIG. 6 is a diagram showing a procedure for correcting a displacement of a measured image with respect to a reference image (a displacement of a rotation angle of an image).
FIG. 7 is a diagram illustrating a procedure for correcting a positional displacement of a measured image with respect to a reference image (a displacement in the vertical and horizontal directions of the image).
FIG. 8 is a diagram showing a procedure for obtaining a rotation angle of a pointer in a measurement image.
FIG. 9 is a diagram showing another procedure for obtaining the rotation angle of the pointer in the measurement image.
FIG. 10 is a diagram showing another procedure of the initial setting step.
FIG. 11 is a diagram showing a reference image.
FIG. 12 is a diagram showing a measurement image.
FIG. 13 is a diagram showing pointers used in an initial setting step.
FIG. 14 is a diagram showing a dialog used for inputting meter information.
FIG. 15 is a diagram showing a state where a pointer is displayed over a reference image.
FIG. 16 is a diagram showing a state in which a pointer is displayed over a measurement image.
FIG. 17 is a conceptual diagram of an image obtained by extracting a needle movable region from a reference image.
FIG. 18 is a conceptual diagram of an image obtained by performing polar coordinate conversion on an image of the needle movable region of the reference image.
FIG. 19 is a conceptual diagram of an image obtained by extracting a needle movable region from a measurement image.
FIG. 20 is a conceptual diagram of an image obtained by performing polar coordinate conversion on an image of a needle movable region in a measurement image.
FIG. 21 is a diagram showing a state in which an image of a scale area set at the time of setting a scale area is polar-coordinate-transformed and enlarged and displayed in real time.
FIG. 22 is a diagram showing another procedure for correcting the displacement of the rotation center of the pointer.
[Explanation of symbols]
1 Analog meter
2 pointer
3 Reference image
4 Measurement images
5 Shooting means
6 Rotation center setting means
7 Needle movable area setting means
8 Scale setting means
9 Polar coordinate conversion means
10 Rotation angle calculation means
11 Indication value calculation means
12 Scale area setting means
13 First correction means
14 Second correction means
15 Third correction means
19 dial
20 needle movable area
21 Scale of the dial
22 scale area

Claims

Regarding the image of the analog meter, the center of rotation of the pointer, the movable range of the pointer, the scale plate is plain, and an arc-shaped needle movable region centered on the center of rotation, and the scale information of the scale plate Is set, and an image of the needle movable area is respectively extracted from a reference image of the analog meter before the measurement is started and a measurement image of the analog meter in a state where the pointer is rotated. The polar coordinate conversion is performed on the basis of, and the rotation angle of the pointer is converted into an image linearly indicating the rotation angle of the pointer, the rotation angle of the pointer is obtained based on the two images after the polar coordinate conversion, and the obtained rotation angle is obtained. An automatic reading method of an analog meter, wherein an indication value of an indication needle of the measurement image is obtained in accordance with scale information.

A scale area corresponding to a scale portion of the scale plate, which is an arc-shaped area centered on the rotation center, is set, and the shift of the rotation center is corrected based on an average luminance value of the scale area. 2. The automatic reading method of an analog meter according to claim 1, wherein the needle movable area is reset based on the rotation center of the analog meter.

The automatic reading of the analog meter according to claim 1, wherein a shift of the measurement image with respect to the reference image is obtained, and after correcting the shift, an image of the needle movable area is subjected to polar coordinate conversion with respect to the measurement image. Method.

4. The method according to claim 1, wherein it is checked whether or not characters on the dial are included in the movable area of the scale, and after removing the detected characters, a rotation angle of the pointer is obtained. The automatic reading method of the analog meter described in Crab.

A photographing means for photographing the analog meter in a state before the start of the measurement and in a rotated state to capture a reference image and a measurement image, and a rotation center setting means for setting a rotation center of the pointer with respect to the image captured by the photographing means And a needle movable area setting means for setting an arc-shaped needle movable area around the center of rotation, which is a movable range of the pointing needle, a scale plate is plain, and an image captured by the photographing means, A scale setting means for setting scale information of the scale board with respect to the image captured by the photographing means; and a polar coordinate conversion of the image of the needle movable area based on the rotation center to linearly change the rotation angle of the pointer. Polar coordinate conversion means for converting the image into the image shown, rotation angle calculation means for obtaining the rotation angle of the pointer based on the image subjected to the polar coordinate conversion, and the scale Automatic reader analog meter, characterized in that it comprises an instruction value calculating means to correspond to distribution obtaining an indication of the indicator needle of the measurement image.

A scale area setting means for setting a scale area corresponding to a scale portion of the scale plate, which is an arc-shaped area centered on the rotation center, and the shift of the rotation center based on an average luminance value of the scale area. 6. The automatic reading apparatus for an analog meter according to claim 5, further comprising a first correction unit for performing correction.

7. The automatic reading apparatus for an analog meter according to claim 5, further comprising a second correction unit that obtains a shift of the measurement image from the reference image and corrects the shift.

The automatic reading device for an analog meter according to any one of claims 5 to 7, further comprising third correction means for removing characters on the dial included in the needle movable area.