Structured Visual Measurement and Consistency Correction for Pointer Scale Systems

Zhenyuan Zhao

doi:10.1109/tim.2026.3723445

Structured Visual Measurement and Consistency Correction for Pointer Scale Systems

2026-08-13

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DOI：10.1109/tim.2026.3723445

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指针刻度系统广泛应用于工业检测、电力设备监控和实验室仪器。本文关注具有单个指针和单个线性刻度的指针刻度系统，这是一种常见且具有代表性的类别。对于此类系统，从图像观测中恢复受底层刻度结构约束的定量测量值是可靠自动读数的关键任务。现有的基于流水线的方法容易产生误差累积，而直接的数值生成方法缺乏明确的测量语义和一致性约束。为解决这些局限性，我们将该任务重新表述为结构化视觉测量。我们定义了一种中间结构表示，用于描述指针刻度系统的测量配置，并在此基础上构建了一个两阶段结构化视觉测量框架（SVMF）。第一阶段执行结构化视觉解析，第二阶段借助刻度值证据纠正结构不一致性。然后，一个确定性恢复函数生成最终读数。为进一步提高对测量结构变化的泛化能力，我们提出了基于结构约束并受测量空间覆盖驱动的合成数据构造策略。实验表明，默认的SVMF在真实数据集外分布上明显优于比较的开源基准，其MNAE为0.0668，Acc@0.05为74.88%。该方法在受控结构变化下表现出更轻微的退化，并在真实光照和指针位置扰动下保持稳定行为。此外，明确的结构表示允许进一步检查和诊断读数过程中的结构不一致性和潜在失效案例，从而为所提出方法的可靠性和风险分析提供经验依据。

Keyword:

Consistency correction

measurement space

structured visual parsing

vision-based measurement

vision–language models (VLMs)

Structured Visual Measurement and Consistency Correction for Pointer Scale Systems

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