CN107784649B - 基于图像识别的芯棒测试远程报警系统及方法 - Google Patents

基于图像识别的芯棒测试远程报警系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于图像识别的芯棒测试远程报警系统及方法。所述系统包括芯棒测试设备，与图像采集设备连接；上位机，包括：图像采集模块、图像识别模块、报警信息上传模块，图像采集模块，根据预设的间隔采集时间对芯棒测试设备屏幕图像进行采集；图像识别模块将采集的实时画面与预先存储的参照图片进行画面比对，实现报警屏幕画面的识别；报警信息上传模块用于将识别的报警信息发送给服务器；服务器，用于存储上位机发来的报警信息；报警设备，用于提示报警信息。可通过图像采集设备实时捕捉芯棒测试设备屏幕画面，在上位机中识别报警信息并存储到服务器中，通过报警设备提示操作人员及时处理，实现芯棒测试的远程报警。

Description

基于图像识别的芯棒测试远程报警系统及方法
技术领域
本发明涉及物联网领域，具体地说，本发明涉及一种基于图像识别的芯棒测试远程报警系统及方法。
背景技术
光纤芯棒是制作光纤的重要基础材料，它基本决定了成品光纤的特征和质量，随着我国光纤产业的升级，芯棒的测试成为越来越重要的一个环节，测试结果决定了是否还需要进行下一步工序。
芯棒测试已基本实现自动化，由于测试时间较长，大约一到两小时，此过程常常无人值守。若在测试完成，或者测试过程中设备报警导致测试暂停，而操作人员不在设备前，无法及时获取报警信息和设备状态，不能立即对测试过程进行干预，会导致测试设备利用率降低、测试样品积压、测试效率降低，影响后续生产工序。
芯棒测试一般采用进口设备，如PK2600，设备商不提供报警信息输出接口，目前，行业内大多数企业安排专人二十四小时值守、巡视测试设备，通过观察设备屏幕的方式获取报警信息。随着人口红利消失，人力成本逐渐上涨，这种处理方式不再具备优势，也不利于实现测试自动化。而且没有测试设备历史报警信息记录，也无法对设备状况进行准确的诊断和排产。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于图像识别的芯棒测试远程报警系统及方法，可通过图像采集设备实时捕捉芯棒测试设备的屏幕画面，在上位机计算机中识别报警信息(测试过程中错误报警信息和测试结束信息)，并将报警信息存储到服务器数据库中，通过广播、LED显示等方式显示，提示操作人员及时处理，实现芯棒测试的远程报警。
为了解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
一种基于图像识别的芯棒测试远程报警系统，包括：芯棒测试设备、图像采集设备、具有图像处理程序的上位机、服务器及报警设备；
所述芯棒测试设备，通过VGA接口与图像采集设备连接，通过图像采集设备实现对芯棒测试设备屏幕图像采集，并将采集到的屏幕图像发送给上位机；
所述上位机，包括：图像采集模块、图像识别模块、报警信息上传模块，所述图像采集模块，根据预设的间隔采集时间对芯棒测试设备屏幕图像进行采集；所述图像识别模块，将采集的实时画面与预先存储的参照图片进行画面比对，实现报警屏幕画面的识别；所述报警信息上传模块，用于将识别的报警信息发送给服务器；
所述服务器，用于存储上位机发来的报警信息；
所述报警设备，用于提示报警信息。
其中，所述图像采集设备，采用VGA高清编码器、VGA转USB图像采集设备、PCIE图像采集卡中的任一种。
其中，所述报警信息，包括：设备编号、报警类型、时间；
所述报警类型，包括：测试过程中错误报警信息和测试结束信息。
其中，所述图像采集模块预设的间隔采集时间为每200ms。
其中，在测试之前，预先存储参照图片，具体为：使用图像采集设备，采集芯棒测试设备所有可能出现的屏幕画面并保存，经过分析比对，报警画面和测试结束画面在特定位置有特定字符显示，其余屏幕画面均不具备上述特征，在图像识别模块程序中只需将采集的实时画面与参照图片进行画面比对，即可实现指定屏幕画面的识别。
其中，在测试之前的配置阶段，在图像识别帮助工具中选中需要对比的区域，并写入配置文件；
配置文件中，type为当前识别画面类型，file为参照图片，next为下一帧画面类型，match为对比区域及相似度评估值界限，高于评估值认为匹配，低于评估值认为不匹配；指定区域相似度评价采用OpenCV图像识别算法。
其中，所述报警设备，包括屏幕显示、音频提示中的一种或几种。
一种基于图像识别的芯棒测试远程报警方法，包括：芯棒测试设备、图像采集设备、具有图像处理程序的上位机、服务器及报警设备，所述方法步骤包括：
步骤S1、当开始测试后，图像采集设备按照设定的间隔采集时间获取芯棒测试设备屏幕图像，并发送给上位机；
步骤S2、上位机中的图像识别模块对指定位置进行字符特征匹配，若匹配成功，则向服务器上传相应的报警信息，若匹配不成功，则继续捕捉芯棒测试设备屏幕图像，进行识别；
步骤S3、上位机中的报警信息上传模块将识别的报警画面或者测试结束画面的报警信息上传至服务器；
步骤S4、服务器存储上位机发送的报警信息；
步骤S5、报警设备提示报警信息。
其中，所述报警信息，包括：设备编号、报警类型、时间；
所述报警类型，包括：测试过程中错误报警信息和测试结束信息。
其中，在测试之前，预先存储参照图片，具体为：通过图像采集设备，采集芯棒测试设备所有可能出现的屏幕画面并保存，经过分析比对，报警画面和测试结束画面在固定位置有特定字符显示，其余屏幕画面均不具备上述特征，在图像识别模块程序中只需将采集的实时画面与参照图片进行画面比对，即可实现指定屏幕画面的识别；
在测试之前的配置阶段，在图像识别帮助工具中选中需要对比的区域，并写入配置文件；
配置文件中，type为当前识别画面类型，file为参照图片，next为下一帧画面类型，match为对比区域及相似度评估值界限，高于评估值认为匹配，低于评估值认为不匹配；指定区域相似度评价采用OpenCV图像识别算法。
有益效果：
本发明所述的一种基于图像识别的芯棒测试远程报警系统及方法，可通过图像采集设备实时捕捉测试设备的屏幕画面，根据观察和生产经验，芯棒测试设备在测试过程中屏幕画面并不复杂，报警画面和测试完成画面在特定位置出现特定字符，其余屏幕画面均不具备上述特征。因此，在程序中只需将采集的实时画面与参照图片进行局部小范围的画面比对，即可实现指定屏幕画面的识别。上位机将识别的报警信息(测试过程中错误报警信息和测试结束信息)，发送给服务器存储到服务器数据库中，通过广播、LED显示等方式显示，提示操作人员及时处理，实现芯棒测试的远程报警。该系统能减轻依赖于人眼监视工作量，又能显著消减图像识别处理数据量。
附图说明
图1是本发明一种基于图像识别的芯棒测试远程报警系统的结构框图。
图2是测试过程中采集的芯棒测试设备报警画面的一种，报警信息为error。
图3是测试过程中采集的芯棒测试设备报警画面的一种，报警信息为error。
图4是采集的芯棒测试设备测试完成画面，报警信息为end。
图5是本发明一种基于图像识别的芯棒测试远程报警方法的上位机程序流程图。其中，画面1为报警画面，画面2为测试结束画面。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施实例一
如图1所示，本发明所述的一种基于图像识别的芯棒测试远程报警系统，包括：
芯棒测试设备
一台DOS环境芯棒测试设备PK2600。
图像采集设备
一张带VGA接口的PCIE图像采集卡。
上位机
一台win7系统的计算机，安装有图像处理程序。
图像采集模块：
根据图像采集设备供应商提供的开发包，编写图像采集模块程序，由于该系统对实时性要求不是很高，可设置为每200ms采集一次设备屏幕图像。
图像识别模块：
预先存储参照图片，使用PCIE图像采集卡，采集测试设备PK2600所有可能出现的屏幕画面并以bmp格式保存。
经过分析比对，报警画面和测试结束画面在特定位置有特定字符显示。如图2、图3所示，PK2600的错误界面在特定位置有error字样，如图4所示，测试结束界面在特定位置有F1SM字样，其余屏幕画面均不具备上述特征。分析得出，在程序中只需将采集的实时画面与参照图片进行局部小范围的画面比对，即可实现指定屏幕画面的识别。
测试前配置阶段，在图像识别帮助工具中选中需要对比的区域，并写入配置文件。配置文件中，type为当前识别画面类型，file为参照图片，next为下一帧画面类型，match为对比区域及相似度评估值界限，高于评估值认为匹配，低于评估值认为不匹配。指定区域相似度评价采用OpenCV图像识别算法，经测试，识别时间在百毫秒级以下。
当设备开始测试后，图像识别程序开始运行，过程如图5所示。设置每隔200ms获取一次设备屏幕图像，对指定位置进行字符特征匹配，若匹配成功，则向服务器上传相应的报警信息，若匹配不成功，则继续捕捉设备屏幕图像，进行识别。
报警信息上传模块：
检测到测试过程中错误报警画面或者测试结束画面，将识别的报警信息发送给服务器。
服务器。
安装oracle或者sqlserver数据库,用于存储上位机发送的报警信息，包括：设备编号、报警类型、时间。本实施例中，报警类型包括：测试过程中错误报警信息和测试结束信息。
报警设备
个人计算机，位于车间办公室，用于播放提示音频格式的报警信息。当个人计算机中的程序读取到数据库中的新增报警信息，触发播放指定音频文件。
实施实例二
基于图像识别的芯棒测试远程报警系统，包括：
1.芯棒测试设备
8台DOS环境芯棒测试设备PK2600，编号为#1，#2，#3，#4，#5，#6，#7，#8。
2.图像采集设备
4张双VGA接口的PCIE图像采集卡。由于芯棒测试车间中，每2台芯棒测试设备摆放的地理位置非常靠近，从节省上位机的角度考虑，2台芯棒测试设备共用一张图像采集卡。
3.上位机4台win7系统的计算机，安装有图像处理程序。
图像处理程序基本原理同实施实例一。
4.服务器
安装oracle或者sqlserver数据库,用于存储上位机发送的报警信息，包括：设备编号、报警类型、时间。本实施例中，报警类型包括：测试过程中错误报警信息和测试结束信息。
5.报警设备
个人计算机及大屏幕显示器，个人计算机位于车间办公室，大屏幕显示器连接个人计算机，安装在便于生产人员观察的地方。当个人计算机中的程序读取到数据库中的新增报警信息，触发播放指定音频文件，程序界面中显示报警设备编号、报警类型、时间，生产人员也可通过大屏幕显示器观察详细报警信息。
实施例三
需要说明的是，本实施例与上述实施例一、二属于同一技术构思，在本实施例中未详尽描述的内容，请参见上述实施例。
如图5所示，本发明所述的一种基于图像识别的芯棒测试远程报警方法，包括：芯棒测试设备、图像采集设备、具有图像处理程序的上位机、服务器及报警设备，所述方法步骤包括：
步骤S1、当开始测试后，图像采集设备按照设定的间隔采集时间获取芯棒测试设备屏幕图像，并发送给上位机；
步骤S2、上位机中的图像识别模块对指定位置进行字符特征匹配，若匹配成功，则向服务器上传相应的报警信息，若匹配不成功，则继续捕捉芯棒测试设备屏幕图像，进行识别；
步骤S3、上位机中的报警信息上传模块将识别的报警画面或者测试结束画面的报警信息上传至服务器；
步骤S4、安装有oracle或者sqlserver数据库的服务器,用于存储上位机发送的报警信息；
步骤S5、报警设备播放/显示报警信息。
其中，所述报警信息，包括：设备编号、报警类型、时间；
所述报警类型，包括：测试过程中错误报警信息和测试结束信息。
其中，在测试之前，预先存储参照图片，具体为：通过图像采集设备，采集芯棒测试设备所有可能出现的屏幕画面并以bmp格式保存，经过分析比对，报警画面和测试结束画面在特定位置有特定字符显示，其余屏幕画面均不具备上述特征，在图像识别模块程序中只需将采集的实时画面与参照图片进行局部小范围的画面比对，即可实现指定屏幕画面的识别；
在测试之前的配置阶段，在图像识别帮助工具中选中需要对比的区域，并写入配置文件；
配置文件中，type为当前识别画面类型，file为参照图片，next为下一帧画面类型，match为对比区域及相似度评估值界限，高于评估值认为匹配，低于评估值认为不匹配；指定区域相似度评价采用OpenCV图像识别算法。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (7)

1.一种基于图像识别的芯棒测试远程报警系统，其特征在于，包括：芯棒测试设备、图像采集设备、具有图像处理程序的上位机、服务器及报警设备；
所述芯棒测试设备，通过VGA接口与图像采集设备连接，通过图像采集设备实现对芯棒测试设备屏幕图像采集，并将采集到的屏幕图像发送给上位机；
所述上位机，包括：图像采集模块、图像识别模块、报警信息上传模块，所述图像采集模块，根据预设的间隔采集时间对芯棒测试设备屏幕图像进行采集；所述图像识别模块，将采集的实时画面与预先存储的参照图片进行画面比对，实现报警屏幕画面的识别；所述报警信息上传模块，用于将识别的报警信息发送给服务器；
所述服务器，用于存储上位机发来的报警信息；
所述报警设备，用于提示报警信息；
所述报警信息，包括：设备编号、报警类型、时间；所述报警类型，包括：测试过程中错误报警信息和测试结束信息；
在测试之前，预先存储参照图片：使用图像采集设备，采集芯棒测试设备所有可能出现的屏幕画面并保存，经过分析比对，报警画面和测试结束画面在特定位置有特定字符显示；
在测试之前的配置阶段，在图像识别帮助工具中选中需要对比的区域，并写入配置文件；配置文件中，type为当前识别画面类型，file为参照图片，next为下一帧画面类型，match为对比区域及相似度评估值界限，高于评估值认为匹配，低于评估值认为不匹配。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的芯棒测试远程报警系统，其特征在于，所述图像采集设备，采用VGA高清编码器、VGA转USB图像采集设备、PCIE图像采集卡中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的芯棒测试远程报警系统，其特征在于，所述图像采集模块预设的间隔采集时间为200ms。
4.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的芯棒测试远程报警系统，其特征在于，指定区域相似度评价采用OpenCV图像识别算法。
5.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的芯棒测试远程报警系统，其特征在于，所述报警设备，包括屏幕显示、音频提示中的一种或几种。
6.一种基于图像识别的芯棒测试远程报警方法，其特征在于，包括：芯棒测试设备、图像采集设备、具有图像处理程序的上位机、服务器及报警设备，所述方法步骤包括：
步骤S1、当开始测试后，图像采集设备按照设定的间隔采集时间获取芯棒测试设备屏幕图像，并发送给上位机；
步骤S2、上位机中的图像识别模块对指定位置进行字符特征匹配，若匹配成功，则向服务器上传相应的报警信息，若匹配不成功，则继续捕捉芯棒测试设备屏幕图像，进行识别；
步骤S3、上位机中的报警信息上传模块将识别的报警画面或者测试结束画面的报警信息上传至服务器；
步骤S4、服务器存储上位机发送的报警信息；
步骤S5、报警设备提示报警信息；
所述报警信息，包括：设备编号、报警类型、时间；
所述报警类型，包括：测试过程中错误报警信息和测试结束信息；
在测试之前，预先存储参照图片：使用图像采集设备，采集芯棒测试设备所有可能出现的屏幕画面并保存，经过分析比对，报警画面和测试结束画面在特定位置有特定字符显示；
在测试之前的配置阶段，在图像识别帮助工具中选中需要对比的区域，并写入配置文件；配置文件中，type为当前识别画面类型，file为参照图片，next为下一帧画面类型，match为对比区域及相似度评估值界限，高于评估值认为匹配，低于评估值认为不匹配。
7.根据权利要求6所述的一种基于图像识别的芯棒测试远程报警方法，其特征在于，指定区域相似度评价采用OpenCV图像识别算法。
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