指针式仪表自动读数与识别(五)：刻度线定位与拟合

刻度拟合

刻度在仪表自动读数中并不作为计算依据(起始和终止刻度除外)，最终读数仅仅依赖指针、表盘位置以及量程，因此在求仪表刻度线时可以允许少量误差，这些误差不会对最终结果造成影响。

对于刻度线的拟合，本质上还是对直线的拟合，因此常用的方法有最小二乘法和Hough变换拟合。我们通过多次轮廓筛选，然后计算轮廓外接矩形的中心，作为刻度点，刻度点与表盘圆心的连线作为刻度线。

根据刻度线的特点，轮廓筛选包括对轮廓的形状、大小以及位置和角度进行筛选，满足以下条件的轮廓将被保留，否则被剔除：
1.轮廓点个数n(或面积)在设定的范围内
通过判断轮廓点的个数(或面积)，可以初步过滤掉大面积的非刻度区域。
2.轮廓点的最小外接矩形宽w、高h的比在设定的范围内
根据刻度线的特点，刻度线的宽高比M一般在1:2-1:5之间，根据宽高比可以过滤掉相同面积的非刻度轮廓。
3.轮廓的位置在表盘圆周附近
通过圆检测定位到表盘后，判断轮廓中心(x_0,y_0)与表盘圆O(a,b,r)圆心的距离d，可以过滤掉面积以及宽高比相近的轮廓。
4.轮廓最小外接矩形的方向指向圆心
根据刻度线的特点，刻度线总是指向表盘圆心，因此，根据其最小外接矩形的倾斜角度α，判断是否是指向表盘圆心，达到最终的过滤目的。

以下是过滤后的结果：

刻度补全

通过上图可以看出，直接过滤后的刻度是不完整的，所以需要对刻度进行补全，思路是：对每相邻两个刻度与圆心所成夹角进行投票，在误差范围内，得票最高者即为实际相邻刻度间的夹角，然后进行刻度线的拟合和重绘。具体步骤如下：
(1) 计算刻度轮廓的最小包围矩形；
(2) 计算最小外接矩形的中心；
(3) 计