嵌入式遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、中國的水資源短缺，人均占有量約為世界人均占有量的1/4，排世界第121位。水資源的科學(xué)管理和合理利用是關(guān)乎經(jīng)濟(jì)、民生的大事。在居民生活用水計量中，水表是應(yīng)用最為廣泛的用水計量裝置。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程抄表正在逐步取代傳統(tǒng)的人工抄表。然而大多數(shù)的老式小區(qū)依然沿用的傳統(tǒng)水表，傳統(tǒng)的老式水表不能夠滿足遠(yuǎn)程抄表的需要。如果全部更換新式水表，不僅成本較高，而且替換下的老式水表依然能夠正常工作，就造成了資源的浪費(fèi)。受相關(guān)企業(yè)委托，開發(fā)一套攝像

2、直讀式遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。要求在保留原有水表的基礎(chǔ)上，采用遠(yuǎn)程抄表終端對水表讀數(shù)進(jìn)行拍攝識別和讀數(shù)遠(yuǎn)傳。
　　本文的工作內(nèi)容如下:
　　(1)設(shè)計系統(tǒng)硬件和編寫應(yīng)用程序。系統(tǒng)硬件主要包括攝像頭、圖像采集和處理模塊、GPRS傳輸模塊。ARM主控芯片中需要移植嵌入式操作系統(tǒng)來運(yùn)行圖像處理程序。本文在S3C6410最小系統(tǒng)中安裝了Linux3.0.1，編寫了攝像頭和GPRS模塊的應(yīng)用程序。本文通過安裝配置交叉編譯工具鏈和Linux環(huán)境變

3、量，實(shí)現(xiàn)了水表讀數(shù)識別程序交叉編譯和移植工作。
　　(2)水表讀數(shù)圖像識別程序主要分為水表圖像預(yù)處理和讀數(shù)識別兩個步驟。在水表讀數(shù)圖像的獲取過程中，受到光線和水表注水字輪的影響，拍攝到的水表讀數(shù)不夠清晰，需要通過增強(qiáng)圖像的對比度來提高水表讀數(shù)的識別精度。增強(qiáng)圖像對比度比較了灰度變換和直方圖均衡化兩種方式。前者的灰度值變換區(qū)間是固定的;后者是利用圖像直方圖調(diào)整圖像對比度，對于太亮或太暗的圖像均能達(dá)到增強(qiáng)圖像對比度效果。使用canny

4、算子對圖像邊緣信息進(jìn)行提取，邊緣檢測是基于圖像強(qiáng)度的一階和二階導(dǎo)數(shù)，對高階噪聲較為敏感。先采用高斯濾波進(jìn)行降噪，再進(jìn)行邊緣檢測，然后將圖像中聯(lián)通域進(jìn)行填充。使用霍夫變換檢測水表字輪中直線，并計算直線的傾斜角度，對水表圖像進(jìn)行校正。最后通過對水平和垂直方向上的字輪區(qū)域輪進(jìn)行投影，獲得水表字輪坐標(biāo)。
　　(3)考慮到ARM的處理速度和水表讀數(shù)樣板量小的特點(diǎn)，對基于統(tǒng)計數(shù)字特征、模版匹配和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等常用的數(shù)字識別方法進(jìn)行比較。最終選