CN108332779B - 一种液柱型仪表的读数方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种液柱型仪表的读数方法及相关装置。该方法获取液柱型仪表的液柱量程和液柱总高度；获取液柱型仪表的液柱上端位于临界读数时的基准图像，以及液柱上端位于待检测读数的目标图像，将目标图像与基准图像进行比较，获得比较后的图片；根据比较后的图像获得目标图像中液柱型仪表的液柱的高度，作为液柱检测高度，并根据液柱检测高度、液柱总高度和液柱量程，获得待检测读数。该方法通过图像处理技术就能够读取液柱型仪表的读数，不需要进行电路改造，减少成本。此外，通过图像比较等技术即可读取液柱型仪表的读数，运算量较小，且不需要进行复杂的刻度线和数字识别，读数准确性较高。
Description
技术领域
本申请涉及电子控制技术领域，尤其是涉及一种液柱型仪表的读数方法及相关装置。
背景技术
液柱型仪表是一种利用液柱高度数值反映测量结果的传统仪表，普遍用于监控系统中。例如，液柱型温度计能够通过液柱高度数值反映环境温度。
传统的监控方式需要人为监测液柱型仪表的读数，导致人力输出较大，而为了能够自动地读取液柱型仪表的液柱高度的数值，通常需要对液柱型仪表进行电路改造，接入板卡、传感器等设备，将液柱高度的数值转换成数字信号，显然，这种改造方式导致成本较大，并且通常需要停产改造，导致改造周期较长。
发明内容
本申请解决的技术问题在于提供一种液柱型仪表的读数方法及相关装置，能够自动地读取液柱型仪表的液柱高度的数值，而且不需要对液柱型仪表进行电路改造，减少成本以及缩短周期。
为此，本申请解决上述技术问题，提供的一种液柱型仪表的读数方法包括：
获取液柱型仪表的液柱量程和液柱总高度；
获取所述液柱型仪表对应的基准图像和目标图像；其中所述基准图像中所述液柱型仪表的液柱上端位于临界读数，所述目标图像中所述液柱型仪表的液柱上端位于待检测读数；
将所述目标图像与所述基准图像进行比较，获得比较后的差异图像；
根据所述差异图像获得所述目标图像中所述液柱型仪表的液柱的高度，作为液柱检测高度；
根据所述液柱检测高度、所述液柱总高度和所述液柱量程，获得所述待检测读数。
可选的，所述根据所述差异图像获得所述目标图像中所述液柱型仪表的液柱的高度，作为液柱检测高度，包括：
获取所述差异图像的所有轮廓；
从所述所有轮廓中确定出所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓；
获取确定出的所述一条轮廓的高度，作为所述液柱检测高度。
可选的，从所述所有轮廓中确定出所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓，包括：
当临界读数为起始读数，确定出位置最高的一条轮廓，作为所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓；
当临界读数为终止读数，确定出位置最低的一条轮廓，作为所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓。
可选的，所述获取所述差异图像的所有轮廓，包括：
对所述差异图像进行二值化处理，根据二值化处理的结果获取所述差异图像的所有轮廓。
可选的，所述将所述目标图像与所述基准图像进行比较，获得比较后的差异图像，包括：
将所述目标图像的目标区域与所述基准图像的目标区域进行比较，获得比较后的差异图像。
本申请还提供了一种液柱型仪表的读数装置，该装置包括：
第一获取单元，用于获取液柱型仪表的液柱量程和液柱总高度；
第二获取单元，用于获取所述液柱型仪表对应的基准图像和目标图像；其中所述基准图像中所述液柱型仪表的液柱上端位于临界读数，所述目标图像中所述液柱型仪表的液柱上端位于待检测读数；
第一处理单元，用于将所述目标图像与所述基准图像进行比较，获得比较后的差异图像；
第二处理单元，用于根据所述差异图像获得所述目标图像中所述液柱型仪表的液柱的高度，作为液柱检测高度；
读数计算单元，用于根据所述液柱检测高度、所述液柱总高度和所述液柱量程，获得所述待检测读数。
可选的，该装置中第二处理单元包括：
轮廓提取子单元，用于获取所述差异图像的所有轮廓；
轮廓确定子单元，用于从所述所有轮廓中确定出所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓；
高度确定子单元，用于获取所述轮廓确定子单元确定出的所述一条轮廓的高度，作为所述液柱检测高度。
可选的，所述轮廓确定子单元，包括：第一确定子单元或者第二确定子单元；
所述第一确定子单元，用于当临界读数为起始读数，确定出位置最高的一条轮廓，作为所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓；
所述第二确定子单元，用于当临界读数为终止读数，确定出位置最低的一条轮廓，作为所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓。
可选的，所述轮廓提取子单元具体用于对所述差异图像进行二值化处理，根据二值化处理的结果获取所述差异图像的所有轮廓。
可选的，所述第一处理单元具体用于将所述目标图像的目标区域与所述基准图像的目标区域进行比较，获得比较后的差异图像。
通过上述技术方案可知，本申请实施例中提供了一种通过图像处理技术读取液柱型仪表的读数的方法，具体地，获取液柱型仪表的液柱量程和液柱总高度；获取液柱型仪表的液柱上端位于临界读数时的基准图像，以及液柱上端位于待检测读数的目标图像，将所述目标图像与所述基准图像进行比较，获得比较后的图片；根据所述比较后的图像获得所述目标图像中所述液柱型仪表的液柱的高度，作为液柱检测高度，并根据所述液柱检测高度、所述液柱总高度和所述液柱量程，获得所述待检测读数。可见，本申请实施例中通过图像处理技术就能够读取液柱型仪表的读数，不需要进行电路改造，减少成本以及缩短周期。而且本发明实施例通过简单的图像比较等处理技术即可读取液柱型仪表的读数，不仅运算量较小，而且不需要进行复杂的刻度线识别和数字识别，读数准确性较高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的一种液柱型仪表的读数方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种液柱型仪表的读数方法的基准图像；
图3为本申请实施例提供的一种液柱型仪表的读数方法的目标图像；
图4为本申请实施例提供的一种液柱型仪表的读数方法中比较基准图像与目标图像中目标区域后所获得的差异图像；
图5为本申请实施例提供的一种液柱型仪表的读数装置的结构示意图。
具体实施方式
由于现有技术中，通过对液柱型仪表进行电路改造，接入传感器等方式以自动获取仪表的读数，然而这种方式通常改造成本过大，且改造周期较长影响工业生产。
为了解决上述问题，可以应用图像处理算法，从拍摄的液柱型仪表图像中提取液柱上端的图像特征，识别出液柱上端，然后识别出液柱上端附近的刻度线及数字，进而确定液柱上端对应的刻度线读数。然而，当仪表的数字和刻度线处于识别条件不佳的情况下，例如，当刻度线或数字印刷模糊、错位时，或刻度线及数字的尺寸过小而拍摄精度不足时，很难通过识别刻度线及数字来读取液柱上端对应的刻度线读数，并且，这种读数方式对识别失败的容忍度很低，一旦数字识别有误，将会导致最终的读数误差较大。
基于此，本申请实施例提供了一种通过图像处理技术读取液柱型仪表的读数的方法。为获取液柱型仪表的读数，获取液柱型仪表的液柱量程和液柱总高度；获取液柱型仪表的液柱上端位于临界读数(例如起始读数或者终止读数)时的基准图像，及液柱上端位于待检测读数时的目标图像，可将目标图像与基准图像进行比较，获得比较后的差异图片；接着，根据所述比较后的差异图像获得目标图像中液柱型仪表的液柱的高度，作为液柱检测高度；最终，根据液柱检测高度、所述液柱总高度和所述液柱量程，获得所述待检测读数。由于本申请实施例提供的技术方案无需精准识别液柱上端附近刻度值及数字，因此不会受到对液柱上端附近刻度值及数字的识别条件的制约；同时，由于该方案无需对仪表硬件加以改造，因而减少了成本并缩短了周期。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
参见图1，为本申请提供的一种液柱型仪表的读数方法实施例的流程图。本实施例提供的读数方法具体包括以下步骤：
S101：获取液柱型仪表的液柱量程和液柱总高度。
其中，液柱量程是液柱型仪表的测量范围，具体可由人工读取仪表的测量上限、测量下限后，手动输入，例如，液柱型仪表的量程可以为-25至50。若利用本方案读取仪表读数始终使用该仪表，则无需反复输入仪表的液柱量程，首次输入后即可存储该量程，便于后续对液柱量程的获取。
液柱总高度在本方案中指的是仪表的测量上限及测量下限间液柱的高度。在本实施例中，液柱的高度衡量均是以仪表的测量下限为基准。
S102：获取所述液柱型仪表对应的基准图像和目标图像。
本实施例中，可由检测设备内置摄像装置或者通信连接外置摄像装置，用于获取基准图像和目标图像。
当液柱的上端位于临界读数时，摄像装置获取基准图像。具体地，包含两种情况：一种情况是临界读数为起始读数，则液柱的上端位于仪表的测量下限，获取如图2所示的基准图像；另一种情况是临界读数为终止读数，则液柱的上端位于仪表的测量上限，获取基准图像。
此外，若无拍摄基准图像的条件，还可实时拍摄仪表图像，或获取以往拍摄的仪表图像。通过对仪表图像的图像处理，使处理后图像中液柱上端位于临界读数，作为基准图像。
当需要获取某时刻液柱型仪表的读数时，利用拍摄装置所拍摄的该时刻下仪表的图像，即可作为本方法实施例中的目标图像，参见图3。
S103：将所述目标图像与所述基准图像进行比较，获得比较后的差异图像。
以图2和图3作为示例，由于图3所示的目标图像与图2所示的基准图像相比，液柱高度发生了变化，因此，比较后的差异图像可以反映出这一变化。在获取比较后的差异图像时，具体可以是将目标图像和基准图像的像素矩阵相减后得到。其中，由于目标图像和基准图像中，为了减少无用信息的比较，提高比较时的速度，在本实施例中步骤S103之前还可进一步包括：
获取在基准图像和目标图像上分别标定的目标区域。目标区域具体可参见图2及图3中的箭头所指向的矩形框区域。
可选的，用户通过鼠标拖拽、在触摸屏上触摸等方式，在目标图像中手动选择出目标区域，从而使得检测设备根据用户的选择操作，获得目标图像上标定的目标区域，并且根据标定的目标区域获取基准图像的相同区域作为基准图像的目标区域。
所述的目标图像的目标区域与基准图像的目标区域对应相同的图像区域，具体地，两者的目标区域均对应液柱所在区域，并且在高度方向上均能够包含完整的满量程时的液柱。目标区域在宽度方向上可以小于或等于液柱的宽度，因此在进行图像比较时不需要对识别精度要求较高的刻度线进行比较，提高了最终读数的准确性。这主要是由于刻度线和刻度值在获取比较后的差异图像，及根据差异图像获取目标图像中液柱的高度作为液柱检测高度时，易增加图像处理的复杂度和难度。而且，目标区域可以与液柱所在区域完全一致，获取目标区域的高度并作为液柱总高度。
参见图4，为将目标图像和基准图像上分别标定的目标区域进行比较，获得比较后的差异图像。对目标区域进行比较，便于获取目标图像中的液柱的高度，目标区域中的轮廓数量也相对较少，便于识别确定出位置最高的轮廓作为液柱检测高度。
S104：根据所述差异图像获得所述目标图像中所述液柱型仪表的液柱的高度，作为液柱检测高度。
由于比较后的差异图像能够反映出目标区域的液柱相比于临界读数时液柱的高度的变化，因此通过对差异图像进行图像识别，能够识别出目标区域中液柱的高度。下面提供一种具体的识别方式。
在步骤S104中，具体包括：
S104a：获取所述差异图像的所有轮廓。
所获取的所有轮廓中，包含了代表目标图像中液柱上端位置的轮廓。可以理解的是，所有轮廓中，还可能包含有由于目标图像与基准图像的拍摄光线所致的光晕、光斑等干扰性图形的轮廓，或噪声、杂点等。其中，具体可以通过对所述差异图像进行二值化处理，根据二值化处理的结果获取所述差异图像的所有轮廓，或者也可以通过其他图像处理方式获取轮廓，这里不加以限定。
S104b：从所述所有轮廓中确定出所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓。
当临界读数为起始读数，液柱的上端位于仪表的测量下限，所获取的基准图像如图2所示，确定出位置最高的一条轮廓，作为所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓；
当临界读数为终止读数，则液柱的上端位于仪表的测量上限，确定出位置最低的一条轮廓，作为所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓。
S104c：获取确定出的所述一条轮廓的高度，作为所述液柱检测高度。
需要说明的是，上述为一种示例性的识别方式，本发明实施例对具体的高度识别方式不做具体限定。
S105：根据所述液柱检测高度、所述液柱总高度和所述液柱量程，获得所述待检测读数。
可选的，待检测读数为液柱量程对应的终止读数与起始读数的差值与液柱检测高度之乘积，与液柱总高度相除所得的商，再同仪表的起始读数相加所获得的和。具体可参见如下公式：
式中，S表示待检测读数，d为液柱检测高度，K为液柱量程对应的终止读数H与起始读数L的差值，h为液柱总高度。
需要说明的是，本实施例中的执行主体可以为单片机设备、嵌入式设备等检测设备，也可以为计算机设备，例如通过摄像装置采集到目标图像和基准图像后，将采集到的上述图像发送至计算机设备实现上述读数方法。
以上，为本申请实施例提供的一种液柱型仪表的读数方法实施例。该方法实施例通过图像处理技术就能够读取液柱型仪表的读数，不需要进行电路改造，减少成本以及缩短周期。而且本发明实施例通过简单的图像比较等处理技术即可读取液柱型仪表的读数，不仅运算量较小，而且不需要进行复杂的刻度线识别和数字识别，读数准确性较高。
基于前述实施例提供的一种液柱型仪表的读数方法，相应地，本申请还提供了一种液柱型仪表的读数装置的实施例。下面结合附图，对本申请提供的液柱型仪表的读数装置的具体实施方式进行介绍。
参阅图5，是本申请实施例提供的一种液柱型仪表的读数装置的结构示意图，该装置包括：
第一获取单元51，用于获取液柱型仪表的液柱量程和液柱总高度；
第二获取单元52，用于获取液柱型仪表对应的基准图像和目标图像；其中基准图像中所述液柱型仪表的液柱上端位于临界读数，目标图像中所述液柱型仪表的液柱上端位于待检测读数；
第一处理单元53，用于将所述目标图像与所述基准图像进行比较，获得比较后的差异图像；
第二处理单元54，用于根据所述差异图像获得所述目标图像中所述液柱型仪表的液柱的高度，作为液柱检测高度；
读数计算单元55，用于根据液柱检测高度、液柱总高度和液柱量程，获得待检测读数。
可选的，所述轮廓提取子单元541具体用于对所述差异图像进行二值化处理，根据二值化处理的结果获取所述差异图像的所有轮廓。
作为一个具体实施方式，为准确识别出目标区域中液柱的高度作为液柱检测高度，第二处理单元包括：
轮廓提取子单元541，用于获取所述差异图像的所有轮廓；
轮廓确定子单元542，用于从所有轮廓中确定出目标图像中液柱上端对应的一条轮廓；
高度确定子单元543，用于获取轮廓确定子单元542确定出的所述一条轮廓的高度，作为所述液柱检测高度。
可选的，在本申请提供的装置实施例中，轮廓确定子单元542包含第一确定子单元或者第二确定子单元，可根据临界读数对应的两种不同读数情况来进行轮廓确定：
第一确定子单元5421，用于当临界读数为起始读数，确定出位置最高的一条轮廓，作为所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓；
第二确定子单元5422，用于当临界读数为终止读数，确定出位置最低的一条轮廓，作为所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓。
可选的，为了减少无用信息的比较，提高第一处理单元53比较时的处理速度，第一处理单元53，具体用于将所述目标图像的目标区域与所述基准图像的目标区域进行比较，获得比较后的差异图像。
以上为本申请提供的一种液柱型仪表的读数装置实施例，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在该装置实施例中，通过图像处理技术就能够获得液柱型仪表的读数，不需要进行电路改造，减少成本以及缩短周期。同时，运算量较小，且不需要进行复杂的刻度线识别和数字识别，读数准确性较高。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，物流管理服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM， Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种液柱型仪表的读数方法，其特征在于，包括：
获取液柱型仪表的液柱量程和液柱总高度；
获取所述液柱型仪表对应的基准图像和目标图像；其中所述基准图像中所述液柱型仪表的液柱上端位于临界读数，所述目标图像中所述液柱型仪表的液柱上端位于待检测读数；
将所述目标图像与所述基准图像进行比较，获得比较后的差异图像；
根据所述差异图像获得所述目标图像中所述液柱型仪表的液柱的高度，作为液柱检测高度；
根据所述液柱检测高度、所述液柱总高度和所述液柱量程，获得所述待检测读数。
2.根据权利要求1所述的读数方法，其特征在于，所述根据所述差异图像获得所述目标图像中所述液柱型仪表的液柱的高度，作为液柱检测高度，包括：
获取所述差异图像的所有轮廓；
从所述所有轮廓中确定出所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓；
获取确定出的所述一条轮廓的高度，作为所述液柱检测高度。
3.根据权利要求2所述的读数方法，其特征在于，从所述所有轮廓中确定出所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓，包括：
当临界读数为起始读数，确定出位置最高的一条轮廓，作为所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓；
当临界读数为终止读数，确定出位置最低的一条轮廓，作为所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓。
4.根据权利要求2所述的读数方法，其特征在于，所述获取所述差异图像的所有轮廓，包括：
对所述差异图像进行二值化处理，根据二值化处理的结果获取所述差异图像的所有轮廓。
5.根据权利要求1所述的读数方法，其特征在于，所述将所述目标图像与所述基准图像进行比较，获得比较后的差异图像，包括：
将所述目标图像的目标区域与所述基准图像的目标区域进行比较，获得比较后的差异图像。
6.一种液柱型仪表的读数装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取液柱型仪表的液柱量程和液柱总高度；
第二获取单元，用于获取所述液柱型仪表对应的基准图像和目标图像；其中所述基准图像中所述液柱型仪表的液柱上端位于临界读数，所述目标图像中所述液柱型仪表的液柱上端位于待检测读数；
第一处理单元，用于将所述目标图像与所述基准图像进行比较，获得比较后的差异图像；
第二处理单元，用于根据所述差异图像获得所述目标图像中所述液柱型仪表的液柱的高度，作为液柱检测高度；
读数计算单元，用于根据所述液柱检测高度、所述液柱总高度和所述液柱量程，获得所述待检测读数。
7.根据权利要求6所述的读数装置，其特征在于，第二处理单元包括：
轮廓提取子单元，用于获取所述差异图像的所有轮廓；
轮廓确定子单元，用于从所述所有轮廓中确定出所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓；
高度确定子单元，用于获取所述轮廓确定子单元确定出的所述一条轮廓的高度，作为所述液柱检测高度。
8.根据权利要求7所述的读数装置，其特征在于，所述轮廓确定子单元，包括：第一确定子单元或者第二确定子单元；
所述第一确定子单元，用于当临界读数为起始读数，确定出位置最高的一条轮廓，作为所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓；
所述第二确定子单元，用于当临界读数为终止读数，确定出位置最低的一条轮廓，作为所述目标图像中液柱上端对应的一条轮廓。
9.根据权利要求7所述的读数装置，其特征在于，所述轮廓提取子单元具体用于对所述差异图像进行二值化处理，根据二值化处理的结果获取所述差异图像的所有轮廓。
10.根据权利要求6所述的读数装置，其特征在于，所述第一处理单元具体用于将所述目标图像的目标区域与所述基准图像的目标区域进行比较，获得比较后的差异图像。
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