CN107545240A - 一种工控设备显示屏输出画面采集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工控设备显示屏输出画面采集系统，其包括有：图像采集单元，用于拍摄工控设备显示屏的实时画面以获取图像信息；模板参数处理单元，用于提供识别模板、设置识别模板参数以及摄像头参数调节；图像识别单元，用于根据当前的识别模板对所述图像信息进行识别，并输出识别结果数据；识别结果处理单元，用于存储和/或上传所述识别结果数据。本发明实现了对工控设备显示屏输出画面的非侵入式数据采集，无需改进现有生产设备，亦无需与现有设备建立连接，特别是在图像识别过程中，可根据识别模板对图像信息进行识别，不仅识别结果准确可靠，而且该系统易于布设、成本低廉。

Description

一种工控设备显示屏输出画面采集系统及方法

技术领域

本发明涉及工业生产过程中的图像数据采集系统，尤其涉及一种工控设备显示屏输出画面采集系统及方法。

背景技术

随着现代工业的发展，市场对生产设备智能化的要求越来越高，对于电火花机床、线切割机床等早期的生产设备而言，此类设备大多数沿用原来的控制系统，这些硬件系统基本没有对外开放获取其生产过程中数据的接口，也不支持现有的扩展协议。如果需要对这类设备实现数据采集、工况监控等智能化管理，除了对设备进行软、硬件进行升级外，尚无其他更有效的方法。如对生产设备的软、硬件结构进行升级，只能依靠设备原来生产厂商才能完成，同时还需要重新对产线进行设计、改造，成本高昂且对智能化管理的针对性不强，并不利于设备智能化管理的实施，因而存在诸多缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种基于非侵入式的设备数据采集方法、无需改进现有生产设备、无需与现有设备建立连接、可根据识别模板对图像信息进行识别，同时成本低廉、易于布设的工控设备显示屏输出画面采集系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种工控设备显示屏输出画面采集系统，其包括有：图像采集单元，用于拍摄工控设备显示屏的实时画面以获取图像信息；模板参数处理单元，用于提供识别模板以及设置识别模板参数；图像识别单元，用于根据当前的识别模板对所述图像信息进行识别，并输出识别结果数据；识别结果处理单元，用于存储和/或上传所述识别结果数据。

优选地，所述识别模板包括与所述图像信息相对应的识别区域，且由所述图像识别单元对该识别区域内的图像信息进行识别。

优选地，所述模板参数处理单元包括有摄像头参数调节程序，所述摄像头参数调节程序用于获取摄像头参数，并根据所述摄像头参数而调节拍摄清晰度。

优选地，还包括有服务器，所述识别结果处理单元接收识别结果数据后，将所述识别结果数据存储于本地和/或上传至服务器。

优选地，所述服务器为web服务器。

优选地，所述服务器包括有：摄像头参数设置页面，用于生成摄像头参数，并将所述摄像头参数下传至模板参数处理单元；图像视频流展示页面，用于设置和选择所述识别模板，以及显示所述图像信息；识别结果展示页面，用于展示图像识别单元输出的识别结果数据；数据存取方式与路径参数页面，用于向识别结果处理单元设置上传识别结果数据的方式和路径。

一种工控设备显示屏输出画面采集方法，该方法基于一系统实现，所述系统包括有图像采集单元、模板参数处理单元、图像识别单元和识别结果处理单元，所述方法包括如下步骤：步骤S1，利用所述模板参数处理单元设置和选择识别模板；步骤S2，所述图像采集单元拍摄工控设备显示屏的实时画面以获取图像信息；步骤S3，所述图像识别单元根据当前的识别模板对所述图像信息进行识别，并输出识别结果数据；步骤S4，所述识别结果处理单元存储和/或上传所述识别结果数据。

优选地，所述识别模板包括与所述图像信息相对应的识别区域，所述步骤S3中，所述图像识别单元对该识别区域内的图像信息进行识别。

优选地，所述识别模板的构建过程包括：步骤S300，在图像采集单元拍摄的图像上框选显示数值的相应区域；步骤S301，记录该框选区域所对应的坐标；步骤S302，标记该坐标中各项数值所对应的属性；步骤S303，统计同一图像上不同数值的坐标范围，形成识别模板。

优选地，根据所述识别模板进行数据识别的过程包括：步骤S310，根据识别模板中的坐标范围得到识别区域；步骤S311，对识别区域中的数值进行识别和采集；步骤S312，将采集到的数值与该坐标对应的数值属性进行匹配后，得到识别结果数据。

本发明公开的工控设备显示屏输出画面采集系统中，先利用所述模板参数处理单元设置和选择识别模板，再由所述图像采集单元拍摄工控设备显示屏的实时画面，以获取图像信息，之后，所述图像识别单元根据当前的识别模板对所述图像信息进行识别，并输出识别结果数据，最后，由所述识别结果处理单元存储以及上传所述识别结果数据。基于上述过程，本发明实现了对工控设备显示屏输出画面的非侵入式数据采集，无需改进现有生产设备，亦无需与现有设备建立连接，特别是在图像识别过程中，可根据识别模板对图像信息进行识别，不仅识别结果准确可靠，而且该系统易于布设、成本低廉。

附图说明

图1为本发明工控设备显示屏输出画面采集系统的组成框图。

图2为本发明优选实施例中工控设备显示屏输出画面采集方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种工控设备显示屏输出画面采集系统，如图1所示，其包括有：

图像采集单元1，用于拍摄工控设备显示屏的实时画面以获取图像信息；

模板参数处理单元2，用于提供识别模板以及设置识别模板参数；

图像识别单元3，用于根据当前的识别模板对所述图像信息进行识别，并输出识别结果数据；

识别结果处理单元4，用于存储和/或上传所述识别结果数据。

上述系统中，先利用所述模板参数处理单元2设置和选择识别模板，再由所述图像采集单元1拍摄工控设备显示屏的实时画面，以获取图像信息，之后，所述图像识别单元3根据当前的识别模板对所述图像信息进行识别，并输出识别结果数据，最后，由所述识别结果处理单元4存储以及上传所述识别结果数据。基于上述过程，本发明实现了对工控设备显示屏输出画面的非侵入式数据采集，无需改进现有生产设备，亦无需与现有设备建立连接，特别是在图像识别过程中，可根据识别模板对图像信息进行识别，不仅识别结果准确可靠，而且该系统易于布设、成本低廉。

作为一种优选方式，所述图像采集单元1集成于摄像头内，具体是指，利用摄像头内置的图像采集单元1实现图像采集与图像数据分析处理功能，进而对设备生产过程中的实时数据画面进行采集，再通过摄像头数据输出接口将采集到的数据上传至数据库服务器。

进一步地，所述模板参数处理单元2包括有摄像头参数调节程序，所述摄像头参数调节程序用于获取摄像头参数，并根据所述摄像头参数而调节拍摄清晰度。该部分可以利用模板参数处理单元中的子程序实现，该子程序接收用户下传的摄像头参数，然后根据参数调节摄像头对焦位置，用以取到最清晰的图像信号，从而提高识别的成功率、准确性。

本实施例中，所述识别模板包括与所述图像信息相对应的识别区域，且由所述图像识别单元3对该识别区域内的图像信息进行识别。

本实施例中，所述系统还包括有服务器，所述识别结果处理单元4接收识别结果数据后，将所述识别结果数据存储于本地和/或上传至服务器。

其中，图像识别单元设有用于对图像信号流进行数据截取的算法，用户根据服务器显示的视频数据流，在视频画面中选择需要识别的区域，形成一个具有识别区域的模板以及相关参数，对于不同的工控设备显示屏、不同的工位、不同的生产设备设置有不同的模板，各模板所涉及的参数也不同，确定识别模板后，对摄像头拍摄的实时画面逐一识别，然后将输出识别结果，该识别结果作为最终的图像流数据而上传至服务器。

本实施例中，所述服务器为web服务器，进一步地所述服务器包括有：

摄像头参数设置页面，用于生成摄像头参数，并将所述摄像头参数下传至模板参数处理单元2；

图像视频流展示页面，用于设置和选择所述识别模板，以及显示所述图像信息；

识别结果展示页面，用于展示图像识别单元3输出的识别结果数据；

数据存取方式与路径参数页面，用于向识别结果处理单元4设置上传识别结果数据的方式和路径。

在本发明的优选实施例中，结合图1和图2所示，关于系统的硬件配置，所述图像采集单元1、模板参数处理单元2、图像识别单元3和识别结果处理单元4可基于DSP数字信号处理器实现，其他控制部分由ARM控制器实现，所述服务器为web服务器，ARM控制器负责整个系统的调度，用于接收用户设置的参数、上传视频数据、本地数据的存取，以及ARM控制器与DSP数字信号处理器的通讯等，此外，ARM控制器可通过相应的通讯接口连接于服务器，具体的通讯接口可以是线网络接口，或者WIFI等无线通讯接口。

实际应用过程中，DSP与ARM交互程序，用于DSP与ARM双核之间的数据交换，如图像信号的上传、视频数据的上传，以及识别模板及参数的下发等。Web服务器的作用在于，便于用户设置配置参数，例如，可包括如下几个配置页面：1、摄像头参数设置页面，用与获取最清晰的图像信息；2、图像视频流展示页面，用以选择和设置图像识别所需要的模板与参数；3、识别结果展示页面，用以展示实时图像识别结果；4、数据存取方式与路径参数页面，用以选择和设置上传识别结果数据的方式和路径。

布设时，可利用网线连接摄像头到局域网电脑，在浏览器中打开Web参数配置页面，调节该发明摄像头参数，然后通过支架将其固定安装在被采集设备的显示屏前的适当位置，使其不但能采集到整个屏幕的数据，且采集的图像数据很清晰，然后再根据显示屏的不同显示页面，在Web页面中设置相关的采集模板与配置参数，即可进行设备的数据采集。对摄像头的安装要求是：要求像素净量高，采集的图像信息要清晰，否则会影响识别结果，由于需要采集显示屏上的图像信息，所有去光效果要好，另外摄像头体积应尽量小，一方面便于安装，令一方面不会遮挡大部分屏幕，避免影响设备操作人员的正常工作。

为了更好地阐述本发明的技术方案，本发明还公开了一种工控设备显示屏输出画面采集方法，结合图1和图2所示，该方法基于一系统实现，所述系统包括有图像采集单元1、模板参数处理单元2、图像识别单元3和识别结果处理单元4，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，利用所述模板参数处理单元2设置和选择识别模板；

步骤S2，所述图像采集单元1拍摄工控设备显示屏的实时画面以获取图像信息；

步骤S3，所述图像识别单元3根据当前的识别模板对所述图像信息进行识别，并输出识别结果数据；

步骤S4，所述识别结果处理单元4存储和/或上传所述识别结果数据。

进一步地，所述识别模板包括与所述图像信息相对应的识别区域，所述步骤S3中，所述图像识别单元3对该识别区域内的图像信息进行识别。

上述方法中，所述识别模板的构建过程包括：

步骤S300，在图像采集单元1拍摄的图像上框选显示数值的相应区域；

步骤S301，记录该框选区域所对应的坐标；

步骤S302，标记该坐标中各项数值所对应的属性；该步骤中的各项属性例如：工控设备的压力值、转数值、工作时间等；

步骤S303，统计同一图像上不同数值的坐标范围，形成识别模板。

作为一种优选方式，根据所述识别模板进行数据识别的过程包括：

步骤S310，根据识别模板中的坐标范围得到识别区域；

步骤S311，对识别区域中的数值进行识别和采集；

步骤S312，将采集到的数值与该坐标对应的数值属性进行匹配后，得到识别结果数据。

上述方法中，针对不同工控设备的显示画面可构建相应的识别模板，进而满足识别模板与图像中识别区域的匹配关系，以保证识别结果数据的准确性和可靠性。

本实施例中，所述系统还包括有服务器，所述步骤S4中，所述识别结果处理单元4接收识别结果数据后，将所述识别结果数据存储于本地和/或上传至服务器。

本发明公开的工控设备显示屏输出画面采集系统及方法，其实现了对工控设备显示屏输出画面的非侵入式数据采集，无需改进现有生产设备，亦无需与现有设备建立连接，特别是在图像识别过程中，可根据识别模板对图像信息进行识别，不仅识别结果准确可靠，而且该系统易于布设、成本低廉。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种工控设备显示屏输出画面采集系统，其特征在于，包括有：

图像采集单元(1)，用于拍摄工控设备显示屏的实时画面以获取图像信息；

模板参数处理单元(2)，用于提供识别模板以及设置识别模板参数；

图像识别单元(3)，用于根据当前的识别模板对所述图像信息进行识别，并输出识别结果数据；

识别结果处理单元(4)，用于存储和/或上传所述识别结果数据。

2.如权利要求1所述的工控设备显示屏输出画面采集系统，其特征在于，所述识别模板包括与所述图像信息相对应的识别区域，且由所述图像识别单元(3)对该识别区域内的图像信息进行识别。

3.如权利要求1所述的工控设备显示屏输出画面采集系统，其特征在于，所述模板参数处理单元(2)还包括有摄像头参数调节程序，所述摄像头参数调节程序用于获取摄像头参数，并根据所述摄像头参数而调节拍摄清晰度。

4.如权利要求3所述的工控设备显示屏输出画面采集系统，其特征在于，还包括有服务器，所述识别结果处理单元(4)接收识别结果数据后，将所述识别结果数据存储于本地和/或上传至服务器。

5.如权利要求4所述的工控设备显示屏输出画面采集系统，其特征在于，所述服务器为web服务器。

6.如权利要求5所述的工控设备显示屏输出画面采集系统，其特征在于，所述服务器包括有：

摄像头参数设置页面，用于生成摄像头参数，并将所述摄像头参数下传至模板参数处理单元(2)；

图像视频流展示页面，用于设置和选择所述识别模板，以及显示所述图像信息；

识别结果展示页面，用于展示图像识别单元(3)输出的识别结果数据；

数据存取方式与路径参数页面，用于向识别结果处理单元(4)设置上传识别结果数据的方式和路径。

7.一种工控设备显示屏输出画面采集方法，其特征在于，该方法基于一系统实现，所述系统包括有图像采集单元(1)、模板参数处理单元(2)、图像识别单元(3)和识别结果处理单元(4)，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，利用所述模板参数处理单元(2)设置和选择识别模板；

步骤S2，所述图像采集单元(1)拍摄工控设备显示屏的实时画面以获取图像信息；

步骤S3，所述图像识别单元(3)根据当前的识别模板对所述图像信息进行识别，并输出识别结果数据；

步骤S4，所述识别结果处理单元(4)存储和/或上传所述识别结果数据。

8.如权利要求7所述的工控设备显示屏输出画面采集方法，其特征在于，所述识别模板包括与所述图像信息相对应的识别区域，所述步骤S3中，所述图像识别单元(3)对该识别区域内的图像信息进行识别。

9.如权利要求8所述的工控设备显示屏输出画面采集方法，其特征在于，所述识别模板的构建过程包括：

步骤S300，在图像采集单元(1)拍摄的图像上框选显示数值的相应区域；

步骤S301，记录该框选区域所对应的坐标；

步骤S302，标记该坐标中各项数值所对应的属性；

步骤S303，统计同一图像上不同数值的坐标范围，形成识别模板。

10.如权利要求9所述的工控设备显示屏输出画面采集方法，其特征在于，根据所述识别模板进行数据识别的过程包括：

步骤S310，根据识别模板中的坐标范围得到识别区域；

步骤S311，对识别区域中的数值进行识别和采集；

步骤S312，将采集到的数值与该坐标对应的数值属性进行匹配后，得到识别结果数据。