4　气象常用温度表的图像特征

　　温度表图像特征的研究，是进行温度表图像识别处理的基础。常用气象玻璃温度表有8中基本型号：(1) 干湿球温度表；(2) 小通风干湿球温度表；(3) 直管地温温度表；(4) 最高温度表；(5) 曲管温度表；(6) 地面温度表；(7) 最低温度表；(8) 标准温度表。

4.1　结构特征

　　上述8种温度表中除了第7种表为有机液质表芯外，其它7种都为水银液质表芯。玻璃温度表的图形结构特征大多相同，都由垂直和水平的灰度线条构成。它们之间的差异主要在线条的粗细、长短、间隔以及灰度变化等方面。结构特征参数的提取是进行图形识别的1个重要环节。

4.2　灰度特征

　　温度表图像中灰度特征是分割图像目标的主要参数。影响灰度特征的因素是多方面的，如:(1) 照明环境的光线分布和方向；(2) 镜头的调焦和景深大小；(3) 温度槽中液体导温介质及其中的杂质气泡；(4) 温度表各层玻壳对光线的吸收、折射、反射；(5) 刻度线的粗细深浅、不均和断续；(6) 温度槽玻璃窗的洁净度及其表面附着物；(7) 槽内其它物体对光线的散射、反射、遮挡等。

　　上述因素对灰度特征的影响，有些使温度表的特征更加明显，而有利于处理和识别；有些则引起灰度图像劣化，增加了处理和识别的困难。温度图像的结构特征包含在灰度信息之中，正确的灰度处理是获得结构特征的基础。由于灰度图像的复杂性，使得计算机对其处理占用了较多的时间。

4.3　对称性

　　温度表图像的第3个特征是其具有准水平对称性。大多图像在找到其水平中点后，其两侧图像都呈基本的水平对称分布，对称性由温度表的圆柱型结构及其内部瓷板刻度的对称决定。但由于制造工艺的不一致和安装后偏斜，大多温度表并不是严格水平对称的。另外，还有1种菱形结构的水银表内管，只有从某一角度看时它才是水平对称的。对称是进行图形识别和测量中可以利用的重要特性之一，处理程序常常需要从1幅看上去不大对称的图形中挖掘出对称性来。

5　温度表图像刻度特征信息的提取及应用

　　通常把图像特征信息提取、识别和测量称为图像分析。它与图像处理不同，它是在图像处理之后进行更高层次的信息提取。图像经处理，输出的还是图像，而图像分析输出的是数值。图像分析一般有2个过程：一是特征提取，它一般使用图像的幅值(灰度)特征、直方图特征、边沿特征、纹理特征等对图像进行分割或标记；二是对图像进行描述，描述是利用图像的特征对图像进行数据化和符号化。描述中往往把感兴趣的部分作为目标，把其它部分作为背景。当我们对图形进行了精确的数据描述后，识别和测量也就很容易了。

　　温度表图像的主要测量信息包含在水平分布的刻度和垂直分布的水银柱图像上，它们都是直线。然而，要从灰度严重分布不均，光线及图像千变万化的图像中准确提取这些线条，并对它们的中心及端点合理的定位，问题就复杂化了。

　　1个图像的结构，用二值图形即可表达，而我们获得的温度表图像却是分布不均的多灰度图形，要把它们转化成二值图形，边界在哪里？这是1个十分棘手的问题。为了分割出二值图形，必须取得二值化的“域值”灰度作为分割门榄，而为了获得正确“域值”并成功的进行二值化，又需要首先对图像进行噪声滤波以及亮度背景平衡。为了在进行这2项图像处理时不使图像中的有用细节被同时滤波掉，就需要采用一些“高级的处理算法。好在这些问题现在已被人们研究的很彻底，拿来后，稍加改进加以利用，效果十分不错。然而问题又来了，温度表自动检定是1个实用系统，如果你做的太慢，还不如别人快的话，就没有什么实际意义。因此，我们进行程序优化，改变思路，把复杂的算法用在关键点上。

　　温度表图像特征的提取就是在图像中提取直线——水平线和垂直线。在测量中，影响精度的关键是对这些线条边沿和中心的定位精度。

　　本项目中涉及图像识别和测量的技术方法很多，限于时间和篇幅，以下仅举2点加以介绍。前1例分析了刻度线特征，在进行温度表类型识别时它们是重要参数。后1例分析了本系统测量误差的主要来源及其改良方法。

5.1　温度表的刻度线特征

　　刻度线在图像中为黑色，水平方向伸展，垂直方向排列。每1只表的刻度线特征表现在4个方面：长度、线宽、线间距、线的组合及排列。

　　（1） 每种温度表一般有长、中、短3种刻度，分别表示0.1、0.2、0.5、1.0、5.0、10.0的分度，具体代表哪3种，由表的类型决定。每种刻度有多长，在各表之间没有确定。

　　（2） 刻度线的宽度各类表不同。同类表不同厂家或不同批次也不同。同1只表的线宽一般相等。线宽直接影响了温度表的最小可辨温度。线越宽可辨误差越大。

　　（3）刻度线间距每只表一般近似相等，每个间距代表的温度值也相同。间距代表温度值有0.1、0.2、0.5 3种，由温度表类型而定。相邻2个刻度间距的差值一般为3％～5％，最大的可达15％～20％，但不多见。

　　（4） 温度表的线长短组合有3种：1 短长短长组合，一般分度为0.5的表有这种类型。2 4短1中（或1长），一般分度为0.2、0.1的表。3 4短1长，部分小通风表。

　　刻度线是人工进行温度读数的工准，也是机器识别的基准。刻度线是刻制在温度表内瓷板上的，在垂直方向上，同种长设的刻度线两端点是重叠的。

5.2　应用刻度特征提高刻度线附近的示值分辨精度

　　由于水银柱图像与刻度线图像同为黑色，在图像上灰度分布也基本相同。当水银柱头部在刻度线的宽度范围内或附近，使两者图像连为一体，有1个难以分辨的间隙。这种情况下，图像分析就会产生无法校正的误差，其误差大小与

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