(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211302782.5 (22)申请日 2022.10.24 (71)申请人 浙江省计量科 学研究院 地址 310018 浙江省杭州市下沙路3 00号 (72)发明人 方之愉　张宁宁　吴晓杰　陈果夫　 方艳　耿雪梅　 (74)专利代理 机构 杭州奥创知识产权代理有限 公司 33272 专利代理师 王佳健 (51)Int.Cl. G01F 25/10(2022.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 7/11(2017.01) G06T 7/187(2017.01) G06V 10/28(2022.01)G06V 10/56(2022.01) (54)发明名称 一种基于数字图像的水表检 定系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于数字图像的水表检 定系统， 包括： 水表 检定安装台模块、 恒定 水流供 应模块、 数字图像识别模块和计算机数据采集处 理模块。 水表检定安装台模块负责对 各种口径和 规格的水表进行串联安装。 恒定水流供应模块是 整体系统的供水来源， 通过机械结构与水表检定 安装台固定连接。 数字图像识别模块通过摄像头 放置于在水表检定安装台上端采集数字图像， 并 获取水表的实时识读数据。 计算机数据采集处理 模块通过数字图像识别模块的接口获取输出数 据， 并获得水表检定的误差和重复性结果， 生成 电子化的检定原始记录。 本发明实现水表检定的 智能化， 并且检定的试验数据根据精准可靠， 具 有较强的数据集成和处 理功能。 权利要求书3页 说明书4页 附图2页 CN 115540978 A 2022.12.30 CN 115540978 A 1.一种基于数字图像的水表检定系统， 其特征在于包括： 水表检定安装台模块、 恒定水 流供应模块、 数字图像识别模块和计算机数据采集处 理模块； 所述水表检定安装台模块负责对三台各种口径和规格的水表进行串联安装； 所述恒定 水流供应模块是整体系统的供水来源， 并通过机械结构与水表检定安装台固定模块连接； 所述数字图像识别模块通过摄像头放置于在水表检定安装台模块上端采集数字图像， 并调 用数字图像处理算法对采集的数字图像进行处理， 获取水表的实时识读数据； 所述计算机 数据采集处理模块通过数字图像识别模块的算法接口获取输出数据， 并将相应数据进 行计 算， 获得水表检定的误差和重复性结果， 生成电子化的检定原 始记录； 所述水表检定安装台模块， 通过一台机械伸缩传动夹表结构， 控制各水表之间的安装 距离， 保证进行测试 的水表无缝衔接， 完成对三台不同规格和口径的水表通过不同口径水 管的串联； 所述的恒定水流供应模块包括水泵、 稳压罐、 流量开关阀、 流量调节阀和指示流量计； 水泵将循环水从地下水池中抽取至稳压罐中， 进 行稳压调节； 然后打开流量开关阀， 将稳压 的循环水输入水表检定安装台模块， 通过密封连接的机械水表， 流入流量调节阀进行循环 水的流速调节； 循环水流速通过指示流量计获取； 稳定压力和固定流速的循环水通过机械 连接管道进入标准器， 完成恒定水流的一次循环； 所述数字 图像识别模块包括摄像头、 数据传输链路和数字 图像封装器； 数字 图像识别 模块通过摄像头对机械水表的表盘进 行数字图像捕获， 数字图像通过数据传输链路传输至 工控机内， 再通过内嵌于工控机中的数字图像封装器， 对机械水表表盘特征进 行提取， 获取 实时的水表累积数据； 所述的计算机数据采集处理模块包括安装在标准器中的压力传感器、 安装在指示流量 器上的温度传感器、 数据库、 实验数据处理器和报表模板， 温度传感器和压力 传感器与实验 数据处理器通过通讯线路连接， 对各种 试验过程中的压力和介质温度进行收集、 整理以及 运算； 首先计算机数据采集处理模块通过对温度以及压力传感器数据进行转化， 获取试验 过程中收集的循环水质量数据； 其次获取数字图像识别模块通过算法接口输出的机械水表 累积值数据； 最后二 者输入实验数据处 理器中， 生成W ord版本的水表检定原 始记录； 所述的计算机数据采集处理模块， 通过获得试验过程中前后两次的水表表盘实时机械 读数， 代入容积算法公式进行计算获取试验时间内的水表实际流量累积量， 再通过标准器 在相同试验时间内的容积累积量即标准值进 行比较， 代入误差公式计算此次试验的水表示 值误差； 通过在不同检测流量点下的多次重复试验， 获得水表检定完整的实验数据， 形成水 表检定原 始记录， 完成水表检定， 打印水表检定原 始记录。 2.根据权利要求1所述一种基于数字图像的水表检定系统， 其特征在于： 所述指示流量 计包括三台不同口径和流 量范围的电磁流 量计， 及时指示实时通过机 械水表的水流 流速。 3.根据权利要求1所述一种基于数字图像的水表检定系统， 其特征在于： 标准器是一个 水流的收集装置， 获取累积工作时间内的水流质量累积量。 4.根据权利要求1所述一种基于数字图像的水表检定系统， 其特征在于： 所述的水表检 定系统通过数据传输线路实现对： 稳压罐、 流量调节阀、 标准器和指示流量计之 间的指令发 送与数据采集； 水表、 恒定水流供应模块、 流量调节阀、 指示流量计和标准器达到工作状态之后 通过工权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115540978 A 2控机下达检定指令， 将介质流量调整至要求的流量点下； 标准器通过其中的压力传感器获 得实时的标准质量。 5.根据权利要求1所述一种基于数字图像的水表检定系统， 其特征在于： 实验数据处理 器集成了水表检定示值误差的计算方法， 存储了EXCEL版本的水表检定原始纪录模板， 将实 验数据计算之后置入水表检定原始纪录模板之中， 再通过综合试验过程的环境参数， 最终 处理输出水表检定的示 值误差和重复性。 6.根据权利要求1所述一种基于数字图像的水表检定系统， 其特征在于： 所述的数字图 像识别模块通过采集水表表盘的数字图像， 输入数字图像封装器， 经过计算之后获得水表 表盘的实时读数； 此过程通过数字图像算法得以实现， 具体通过C++与OPENCV相结合， 对获 取的数字图像先后进 行红色指针提取、 灰度处理、 二值化处理、 边缘轮廓提取与模板识别匹 配， 获取水表表盘的实时机 械累积读数。 7.根据权利要求1所述一种基于数字图像的水表检定系统， 其特征在于： 所述的数字图 像封装模块包含了独立编写的数字图像算法， 通过对水表表盘指针字轮组合式的计数机构 进行智能识读。 8.根据权利要求7所述一种基于数字图像的水表检定系统， 其特征在于： 所述的数字图 像算法主要通过识别四位红色指针指向的读数与五位字轮显示的读数， 对二者进行累加， 完成水表读数的智能识别； 所述识别四位红色指针指向， 具体过程 为： 首先， 建立归一化的数字 图像算子， 通过数字 图像算子之间的线性关系判断红色指针 所在的颜色区域， 并通过RGB颜色空间直接抓取红色指针所在的像素点坐标并进行人工赋 值， 完成四位指针与水表 表盘的图像分割； 其次， 进行灰度转换与自适应二值化图像预处理， 对经过预处理的图像进行横向和纵 向扫描， 识别到与背 景数值异常的像素点即标记 其二维坐标， 然后停止， 在下一列或下一行 中继续寻找； 将标记的坐标相素点在另一幅图像中进行复现， 获取二值图像的边界及坐标数据； 对 获取的边界坐标进行连通域分析， 将互相粘连构成 闭环区间的坐标进行归类， 四个指针共 计归为四类； 对单独一类的指针坐标获取最小 的x轴坐标点x1， 获取最小 的y轴坐标点y1， 获取最大 的x轴坐标点x2， 标获取最大的y轴坐标点y2， 则指针中心点坐标即为F_center((x1+x2)/2, (y1+y2)/2)， 然后计算指针各边缘点与中心点的距离， 取极大值， 获得边缘点坐标： F_edge (x,y)， 连接中心点与边 缘点即为指针指向； 最后， 通过指针指向与垂直方向的夹角确定指针指向的数字区域， 然后建立角度与数 字的真值表进行匹配， 并根据指针所在的流 量单位进行乘积运 算获得指针累积值A； 所述对五位字轮的读数， 具体过程 为： 通过霍夫变换识别表盘中的矩形框， 获取矩形框的坐标完成字轮所在图像区域的定 位； 识别字轮的读数首先将 五位字轮所在图像区域进行灰度处理与自适应二值化处理， 然 后对像素点进行连通域检测， 将互相独立的数字区域进行挨个裁剪获取单独的五个数字， 再将数字按照坐标的左右排序， 挨个与事先准备好的通用的数字模板进 行匹配， 完成识读，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115540978 A 3