CN101067896A

CN101067896A - 温度计自动读数系统

Info

Publication number: CN101067896A
Application number: CN 200710078351
Authority: CN
Inventors: 吴英; 向毅; 江永清; 李斌
Original assignee: Chongqing University of Science and Technology
Current assignee: Chongqing University of Science and Technology
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2007-11-07

Abstract

本发明公开了一种温度计自动读数系统，由暗盒，电源部件，单色线光源，用于插入温度计的大小可控的孔，转动盘，摄像头位置调节器，摄像头，通信模块构成。系统以单色线光源作温度计图像的背景光源，摄像头采集温度计的图像，通过通信模块经由USB接口传入计算机，计算机对图像进行图像预处理，图像的特征提取，然后进行图像识别、读数自动判识，得到温度计的读数，并进行语音报数，将识别后的图片及对应的识别结果存入后台数据库，为以后提供检索。系统装有用于放置温度计的多孔转盘，一次可以插入多支温度计，通过转动转盘实现对多支温度计图像的采集，从而方便地对多支温度计进行自动读数。系统能减轻人工读数的压力，提高温度读数精度和检测速度。

Description

温度计自动读数系统

技术领域

本发明涉及一种温度计图像采集装置，利用计算机图像识别技术将从将采集到的温度计图像进行自动识别，并进行语音报数，涉及对温度计图片和识别后数据的管理。

背景技术

目前在对物体温度的测量中主要使用的有水银温度计和数字式温度计，水银温度计测量温度是利用热胀冷缩的原理，该类温度计使用玻璃管封装，测温液体采用汞，测量的精度高。数字式温度计总体可以分为两大类：一种是基于红外线方法的数字温度计，另一种是基于热传导方式的数字体温计。相对于水银温度计，数字式温度计测量的精度与传感器的质量、使用时间长短、环境等诸多因素有关，在测量精度要求较高的场合很难满足现场要求。水银温度计测量温度较准确，但一般在测量现场都是通过人眼进行目测，读数不方便，不同的人可能读出不同精度的读数。测量的精度被人的参与和在读数过程中的主观性所抵消。另外，在水银温度计生产的过程中，通常需要对所生产的温度计进行校验。校验时，需将温度计放入不同温度的恒温槽中，然后通过读取温度计上指示的读数，对温度计各尺度进行校验。而现场温槽介质溅出及油烟都会对检定人员造成伤害，通过人眼进行读数不够精确。用水银温度计测量高温气体或液体，也存在同样的情况。鉴于此，本发明设计了一种通过摄像头采集温度计图像，由通信模块上传给计算机，利用计算机图像识别技术自动识别出当前温度计的读数，进行语音报读数并对所识别的图片和对应的读数进行存档进行管理。

发明内容

本发明的目的在于克服上述应用现场中，人工读数方法的缺点，提供了一种安全可靠、自动采集温度计图像，上传到计算机中，对采集到的图像识别，自动得到温度计对应的读数。并对识别后的温度计图片和对应的读数进行管理。

本发明是一种温度计自动读数系统，由暗盒1，电源部件2，单色线光源3，用于插入温度计的大小可控的孔4，转动盘5，摄像头位置调节器6，摄像头7，通信模块8构成，暗盒1的最左端依次放置电源部件2及单色线光源3，在单色线光源3的右边放插入温度计的转动盘5，转动盘5上按圆形分布多个插入待测温度计的小孔4，在转动盘5的右边安置摄像头7及摄像头位置调节器6，在摄像头7的右边(也是暗盒的最右边)安装通信模块8，暗盒中的电源部件与单色线光源及通信模块相连，为其供电，温度计的转动盘5通过转轴与暗盒1的上、下表面连接，待测温度计由上通过转动盘5上的小孔4垂直向下插入，穿过下表面对应的小孔4露出温度计的水银球，摄像头7与摄像头位置调节器6相连，摄像头7通USB接口与暗盒1上的通信模块8相连，通信模块8通过USB线与电脑的USB线相连。。

本发明的温度计自动读数识别的方法是：启动温度计图像的采集控制模块把从摄像头获取的温度计图像上传到计算机中，通过图像预处理模块，实现对采集的图像进行预处理，包括彩色图像灰度化，图像去噪，图像增强，为下步识别提供满足要求的图像。启动图像分析及识别模块，实现对图像进行分析计算，确定图像中温度计的位置，以此为依据进一步确定温度中的水银柱的精确位置。然后计算水银柱的截止点，得到水银柱的长度。提取温度计上刻度信息，用以计算每个像素所对应的温度值。启动温度计读数模块，根据前面得到的信息计算其读数，并进行校验。启动温度计语音报数模块，现实将识别出的读数以语音的方式表达出来。启动温度计图像及读数管理模块，将当前采集的图像和与之对应的识别出的温度值保存到数据库中，并保存其它相关的检索信息供日后检索。

本发明为了减少摄像头采集温度计图像的噪声，保证获取的温度计图像的质量，在暗盒1内的成像光源采用的是单色线光源3；给单色线光源3供电的电源为两种，一种是直接用电池给光源供电，另一种是通过外接交流电供电。当外接交流时，自动关闭电池的供电，并切换到为电池充电状态，外接交流电经整流电路输出直流电为光源供电。当外接交流电掉电时，系统自动切换到电池供电状态。

本发明可以一次连续对多支温度计进行自动识别，为了达到此目的，本发明设计了可以转动的转动盘5，转动盘5上用于插入温度计的小孔4有多个，可以同时插入多支温度计，并能旋转，一次可以依次自动读取多支温度计的图像。且转动盘5可以从暗盒1上整体拆卸和安装。

本发明用于插入温度计的小孔4，可以根据温度计的大小，自动调节孔径大小，夹紧温度计，且保证温度计与小孔之间的密封，不透光。用于插温度计的转动盘5可以从暗盒1上整体拆卸和安装。

本发明中用于获取温度计图像的摄像头通过摄像头位置调节器实现前、后、左、右进行位置调整，通过调整摄像头与温度计之间的距离与位置，以得到清晰的图像。通过USB接口方式与电脑的USB接口相连实现高速数据传输。

温度计自动读数系统的软件部分包含以下几个部分：

a)通信控制管理模块A，对系统的初始化，设定摄像头7与微机的USB端口之间的通信，确保通信的畅通，使图像能传输到微机中；使微机中控制命令传输到摄像头中以现实其控制。

b)温度计图像的采集控制模块B，实现从微机中向摄像头7下达图像采集命令，从摄像头采集当前一幅或多幅温度计的图像。

c)图像预处理模块C，实现对采集的图像进行预处理，包括彩色图像灰度化，图像去噪，图像增强，为下步识别提供满足要求的图像。

d)图像分析及识别模块D，完成图像的特征的提取，对图像进行分析计算，确定图像中温度计的位置，以此为依据进一步确定温度中的水银柱的精确位置。然后计算水银柱的截止点，得到水银柱的长度。提取温度计上刻度信息，用以计算每个像素所对应的温度值。

e)温度计读数的计算、校验模块E，根据前面得到的信息计算当前温度计的读数，并进行校验。

f)温度计语音报数模块F，现实将识别出的读数以语音的方式表达出来。

g)温度计图像及读数管理模块G，将当前采集的图像和与之对应识别出的温度值保存到数据库中，并保存其它相关的检索信息供日后检索、分析。

附图说明

图1是本发明的硬件装置示意图。

图2是本发明的温度计自动读数系统的软件组成图。

图3是本发明的温度计自动读数系统软件的流程图。

图4是本发明初始化通信模块、设置硬件参数及启动摄像设备的操作界面图。

图5是本发明软件与硬件建立通信后，启动摄像头后获取的温度计图像的界面图。

图6是本发明对当前温度计的温度进行识别后的界面图。

图7是本发明是当前温度计图片进行识别后的温度计图片与识别的温度进行存档的一种界面图。

图8是本发明根据识别精度的求对系统各软、硬件参数设置入口界面图。

其中，图1中的1表示暗盒，2表示电源部件，3表示单色线光源，4表示小孔，5表示转动盘，6表示摄像头调节器，7表示摄像头，8表示通信控制模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1所示的温度计自动读数系统是由暗盒1，电源部件2，单色线光源3，用于插入温度计的可控大小的小孔4，带孔的、用于插入温度计转动盘5，调节温度计与摄像头之间距离的摄像头位置调节器6，对温度计进行图像采集的摄像头7，与电脑进行通信的通信控制模块8构成。电源部件2，单色线光源3，摄像头7，通信控制模块8内置于暗盒内1。暗盒1的最左端依次放置电源部件2及单色线光源3，在单色线光源3的右边放置带孔的转动盘5，转动盘上按圆形分布多个插入待测温度计的小孔4，在转动盘5的右边设置摄像头7及摄像头位置调节器6。在摄像头7的右边(也是暗盒1的最右边)安装通信控制模块8。暗盒1中的电源部件2与单色线光源3及通信控制模块8相连，为其供电。转动盘5通过转轴与暗盒1的上、下表面连接，待测温度计由上通过转动盘5上的小孔垂直向下插入，穿过下表面对应的小孔，露出温度计的水银球。摄像头7与摄像头位置调节器6相连，摄像头7通USB接口与暗盒1内的通信控制模块8。通信控制模块8通过USB方式与电脑相连。

图2所示的是本发明的软件部分由通信控制管理模块A，温度计图像的采集控制模块B，图像预处理模块C，图像分析及识别模块D，温度计读数的计算、校验模块E，温度计语音报数模块F，温度计图像及读数管理模块组成G。

图3所示的是本发明中软件系统的工作流程；通信控制管理模块A，主要初始化通信控制模块8及设置摄像头7相关参数，建立硬件装置与计算机的通信。整个初始功能的启动集成到软件的环境里，通过选择图4中文件菜单的第一项，选定对应的初始参数文件，系统自动对硬件的参数进行设置。通过摄像头获得温度计的图像，如图5所示。图像预处理模块C完成图像位置变换，实现图像的去噪，对图像的进行增强。图像分析及识别模块完成图像的特征提取，对图像进行分析计算，确定图像中温度计的位置，以此为依据进一步确定温度计胡水银柱精确位置。然后计算水银柱的截止点，得到水银柱的长度。提取温度计上刻度信息，用以计算每个像素所对应的温度值。在此基础上，启动温度计读数计算、校验模块，根据前面得到的信息计算当前温度计的读数，并进行校验。利用温度计语音报数模块F对识别出的读数以语音的方式表达出来。最后启动温度计图像及读数管理模块G，将当前采集的图像和与之对应的识别出的温度值保存到数据库中，并保存其它相关的检索信息供日后检索、分析。

本发明能对温度计的测量范围内的每一刻度进行自动识别，图6所示的是对100度，和0度两种刻度进行检定的情况。

利用上述设备和方法，实用化后的智能化检定系统硬件成本低，可望代替人的重复劳动，避免人工读数引起的读数误差和温槽介质溅出和油烟对检定人员的伤害，减轻人工检测的压力，提高温度计温度读数精度和检测速度。

Claims

1.一种温度计自动读数系统，其特征是由暗盒(1)，电源部件(2)，单色线光源(3)，用于插入温度计的大小可控的孔(4)，转动盘(5)，摄像头位置调节器(6)，摄像头(7)，通信模块(8)构成，暗盒(1)的最左端依次放置电源部件(2)及单色线光源(3)，在单色线光源(3)的右边放插入温度计的转动盘(5)，转动盘(5)上按圆形分布多个插入侍测温度计的小孔(4)，在转动盘(5)的右边安置摄像头(7)及摄像头位置调节器(6)，在摄像头(7)的右边(也是暗盒的最右边)安装通信模块(8)，暗盒中的电源部件与单色线光源及通信模块相连，为其供电，温度计的转动盘(5)通过转轴与暗盒(1)的上、下表面连接，待测温度计由上通过转动盘(5)上的小孔(4)垂直向下插入，穿过下表面对应的小孔露出温度计的水银球，摄像头(7)与摄像头位置调节器(6)相连，摄像头(7)通USB接口与暗盒(1)上的通信模块(8)相连，通信模块(8)通过USB线与电脑的USB线相连。