CN108416356A - 一种字轮图像检定装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种字轮图像检定装置，包括摄像头、主板、SD存储卡、显示屏和脉冲发生模块，摄像头的信号输出端连接主板的信号输入端，所述主板与SD存储卡双向信号传输；所述主板与显示屏双向信号传输；所述主板的信号输出端连接脉冲发生模块的信号输入端。本发明还公开了一种字轮图像检定装置的控制方法，获取图像信息，并对图像信息进行处理；如果判定字轮滚过一圈，则控制脉冲发生模块发送脉冲。本发明在硬件上进行了加速优化，大大提高了测量精度，使测量误差降低到0.1％以下，解决了高转速表不能识别的问题，采用了多特征提取识别，提高了识别准确率，增加了产品适应性。

Description

一种字轮图像检定装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及图像检定技术领域，具体涉及一种字轮图像检定装置及其控制方法。

背景技术

字轮图像检定装置是各种字轮型仪表计量行业用于测量字轮型仪表示值偏差的计量检定装置。它通过摄像头获取字轮动态图像，经机器视觉识别算法处理，计算出仪表字轮的转动时速，换算成仪表示值(例如流量)，与标准器(例如标准流量计)产生的数值对比后，计算出仪表的示值偏差。因此对字轮图像检定装置的识别可靠性和测量精度要求很高。

传统字轮图像检定装置主要存在的问题和缺陷：

a、字轮定位点波动大，测量精度不高，测量误差高达1％以上；

b、能识别的最大极限速度低，一些高转速表无法识别；

c、识别算法鲁棒性差，检定装置识别准确率低。

发明内容

基于此，针对上述问题，有必要提出一种检定误差小，高转速表可识别，且识别准确率高的字轮图像检定装置及其控制方法。

本发明提供一种字轮图像检定装置，其技术方案如下：

一种字轮图像检定装置，包括摄像头、主板、SD存储卡、显示屏和脉冲发生模块，所述主板为整合了CPU、显卡、内存、总线和GPIO的嵌入式主板；所述摄像头的信号输出端连接主板的第一信号输入端，所述主板的第一信号输出端连接SD存储卡的信号输入端，所述SD存储卡的信号输出端连接主板的第二信号输入端；所述主板的第二信号输出端连接显示屏的信号输入端，所述显示屏包括UI界面模块，所述显示屏的信号输出端通过UI界面模块连接主板的第三信号输入端；所述主板的第三信号输出端连接脉冲发生模块的信号输入端。

在本技术方案中，主板带有ARMA53四核处理器，且该主板是一块整合了CPU、显卡、内存、总线、GPIO等周边硬件资源的电路板，是软件运行的载体；显示屏用于显示当前软件识别情况和参数，同时可以点击屏幕按钮，通过UI界面模块操作软件进行检定；SD存储卡安装有嵌入式linux系统和带有图形界面的核心算法软件；脉冲发生模块用于输出检定脉冲，可用来替代光电信号发生器；摄像头用于获取字轮图像信息，传送给机器视觉算法进行处理；该装置采用高性能的硬件设备，并独创了先进算法在硬件上进行了加速优化，使每帧图像的处理时间缩短到5微秒以下，可实现每秒200帧的图像识别速度，大大提高了测量精度，使测量误差降低到0.1％以下；由于算法的超高速识别，使得识别仪表的速度范围增加，解决了高转速表不能识别的问题；采用了多特征提取识别，提高了识别准确率，增加了产品适应性。

具体的，所述主板包括图像获取模块、图像预处理模块、图像识别模块和控制模块；其中：

图像获取模块，用于从摄像头处获取图像信息；

图像预处理模块，用于调用SD存储卡内的算法对获取的图像信息进行预处理；

图像识别模块，用于提取预处理后图像信息的特征码，并进行比对；

控制模块，用于接收和发送命令，并控制脉冲发生模块发出脉冲。

通过图像获取模块、图像预处理模块和图像识别模块实现对图像信息的处理，使每帧图像的处理时间缩短到5微秒以下，可实现每秒200帧的图像识别速度，大大提高了测量精度，使测量误差降低到0.1％以下。

本发明还提供一种字轮图像检定装置的控制方法，其技术方案如下：

一种字轮图像检定装置的控制方法，包括以下步骤：

a、获取图像信息，并对图像信息进行处理；

b、判断字轮是否滚过一圈，如果是，则控制脉冲发生模块发送脉冲；反之，则不发送。

具体的，所述步骤a包括以下步骤：

a101、获取摄像头记录的图像信息后，对字符区域进行切割；

a102、对切割后的图像信息进行图像二值化处理，并进行噪音过滤处理；

a103、提取包括轮廓、大小以及形状的特征码，并计算所提取特征码与起始点特征码的相似度。

获取图像后对字符区域进行切割，减少了无关图像信息，加快了处理速度，然后对图像进行二值化处理，进一步减少要处理的数据量，同时进行图像噪音过滤处理，提高了图像准确性，最后通过多特征提取识别，提取得到特征码，该特征码包含了字符轮廓、大小、形状等多种特征，提高了识别准确率，增加了产品适应性。

具体的，所述步骤a103中计算相似度包括以下步骤：

将所提取特征码的字符长度与起始点特征码的字符长度进行比对；

将比对结果的绝对值除以特征码的字符总长度，得到相似度。

具体的，所述步骤b包括以下步骤：

b101、判断相似度是否大于阈值，如果是，则判定字符一致，进入步骤b102；如果否，则不一致；

b102、计算与最近一次字符一致时的时间间隔，保存至modbus寄存器，并发送至显示屏；

b103、控制脉冲发生模块发送脉冲。

优选的，还包括以下步骤：

若接收到显示屏通过UI界面模块发送的命令信号，则根据该命令作出相应控制操作；

若接收到上位机通过modbus寄存器发送的命令信号，则根据该命令作出相应控制操作。

在上述技术方案中，由图像获取模块从摄像头处获取图像后，经图像预处理模块进行预处理，再由图像识别模块进行处理识别后，使每帧图像的处理时间缩短到5微秒以下，可实现每秒200帧的图像识别速度，大大提高了测量精度，使测量误差降低到0.1％以下，能适用于高转速表的测量；然后采用多特征提取特征码，提高了识别准确率，增加了产品适应性，并进行相似度计算，当相似度大于阈值，则断定所提取特征码和起始点特征码的字符一致，证明字轮滚过一圈，即可发送消息到脉冲发生模块发送脉冲；整个过程由控制模块控制，它可以由操作人员操作显示屏，通过UI界面模块接受命令或显示信息，也可以由上位机通过modbus寄存器接受命令和发送信息，使检定操作更灵活，可操作性更强。

本发明的有益效果是：

本发明采用高性能的硬件设备，并独创了先进算法在硬件上进行了加速优化，使每帧图像的处理时间缩短到5微秒以下，可实现每秒200帧的图像识别速度，大大提高了测量精度，使测量误差降低到0.1％以下；由于算法的超高速识别，使得识别仪表的速度范围增加，解决了高转速表不能识别的问题；算法采用了多特征提取识别，提高了识别准确率，增加了产品适应性。

附图说明

图1是本发明实施例所述字轮图像检定装置的电路结构原理框图；

图2是本发明实施例所述字轮图像检定装置的模块控制原理框图；

图3是本发明实施例所述字轮图像检定装置的控制方法的流程图。

附图标记说明：

10-主板；101-图像获取模块；102-图像预处理模块；103-图像识别模块；104-控制模块；20-显示屏；201-UI界面模块；30-SD存储卡；40-脉冲发生模块；50-摄像头；60-上位机；601-modbus寄存器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种字轮图像检定装置，包括摄像头50、主板10、SD存储卡30、显示屏20和脉冲发生模块40，所述主板10为整合了CPU、显卡、内存、总线和GPIO的嵌入式主板10；所述摄像头50的信号输出端连接主板10的第一信号输入端，所述主板10的第一信号输出端连接SD存储卡30的信号输入端，所述SD存储卡30的信号输出端连接主板10的第二信号输入端；所述主板10的第二信号输出端连接显示屏20的信号输入端，所述显示屏20包括UI界面模块201，所述显示屏20的信号输出端通过UI界面模块201连接主板10的第三信号输入端；所述主板10的第三信号输出端连接脉冲发生模块40的信号输入端。

在本实施例中，主板10带有ARMA53四核处理器，且该主板10是一块整合了CPU、显卡、内存、总线、GPIO等周边硬件资源的电路板，是软件运行的载体；显示屏20用于显示当前软件识别情况和参数，同时可以点击屏幕按钮，通过UI界面模块201操作软件进行检定；SD存储卡30安装有嵌入式linux系统和带有图形界面的核心算法软件；脉冲发生模块40用于输出检定脉冲，可用来替代光电信号发生器；摄像头50用于获取字轮图像信息，传送给机器视觉算法进行处理；该装置采用高性能的硬件设备，并独创了先进算法在硬件上进行了加速优化，使每帧图像的处理时间缩短到5微秒以下，可实现每秒200帧的图像识别速度，大大提高了测量精度，使测量误差降低到0.1％以下；由于算法的超高速识别，使得识别仪表的速度范围增加，解决了高转速表不能识别的问题；采用了多特征提取识别，提高了识别准确率，增加了产品适应性。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，如图2所示，所述主板10包括图像获取模块101、图像预处理模块102、图像识别模块103和控制模块104；其中：

图像获取模块101，用于从摄像头50处获取图像信息；

图像预处理模块102，用于调用SD存储卡30内的算法对获取的图像信息进行预处理；

图像识别模块103，用于提取预处理后图像信息的特征码，并进行比对；

控制模块104，用于接收和发送命令，并控制脉冲发生模块40发出脉冲。

通过图像获取模块101、图像预处理模块102和图像识别模块103实现对图像信息的处理，使每帧图像的处理时间缩短到5微秒以下，可实现每秒200帧的图像识别速度，大大提高了测量精度，使测量误差降低到0.1％以下。

实施例3

本实施例为实施例1的方法，

如图3所示，一种字轮图像检定装置的控制方法，包括以下步骤：

a、获取图像信息，并对图像信息进行处理；

b、判断字轮是否滚过一圈，如果是，则控制脉冲发生模块40发送脉冲；反之，则不发送。

实施例4

本实施例为实施例2的方法，其在实施例3的基础上，

所述步骤a包括以下步骤：

a101、获取摄像头50记录的图像信息后，对字符区域进行切割；

a102、对切割后的图像信息进行图像二值化处理，并进行噪音过滤处理；

a103、提取包括轮廓、大小以及形状的特征码，并计算所提取特征码与起始点特征码的相似度。

获取图像后对字符区域进行切割，减少了无关图像信息，加快了处理速度，然后对图像进行二值化处理，进一步减少要处理的数据量，同时进行图像噪音过滤处理，提高了图像准确性，最后通过多特征提取识别，提取得到特征码，该特征码包含了字符轮廓、大小、形状等多种特征，提高了识别准确率，增加了产品适应性。

实施例5

本实施例为实施例2的方法，其在实施例4的基础上，

所述步骤a103中计算相似度包括以下步骤：

将所提取特征码的字符长度与起始点特征码的字符长度进行比对；

将比对结果的绝对值除以特征码的字符总长度，得到相似度。

实施例6

本实施例为实施例2的方法，其在实施例3的基础上，

所述步骤b包括以下步骤：

b101、判断相似度是否大于阈值，如果是，则判定字符一致，进入步骤b102；如果否，则不一致；

b102、计算与最近一次字符一致时的时间间隔，保存至modbus寄存器601，并发送至显示屏20；

b103、控制脉冲发生模块40发送脉冲。

实施例7

本实施例为实施例2的方法，其在实施例3的基础上，

还包括以下步骤：

若接收到显示屏20通过UI界面模块201发送的命令信号，则根据该命令作出相应控制操作；

若接收到上位机60通过modbus寄存器601发送的命令信号，则根据该命令作出相应控制操作。

在上述实施例中，由图像获取模块101从摄像头50处获取图像后，经图像预处理模块102进行预处理，再由图像识别模块103进行处理识别后，使每帧图像的处理时间缩短到5微秒以下，可实现每秒200帧的图像识别速度，大大提高了测量精度，使测量误差降低到0.1％以下，能适用于高转速表的测量；然后多特征提取特征码，并进行相似度计算，当相似度大于阈值，则断定所提取特征码和起始点特征码的字符一致，证明字轮滚过一圈，即可发送消息到脉冲发生模块40发送脉冲；整个过程由控制模块104控制，它可以由操作人员操作UI界面模块201接受命令或显示信息，也可以由上位机60通过modbus寄存器601接受命令和发送信息；提高了识别准确率，增加了产品适应性。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种字轮图像检定装置，其特征在于，包括摄像头、主板、SD存储卡、显示屏和脉冲发生模块，所述主板为整合了CPU、显卡、内存、总线和GPIO的嵌入式主板；所述摄像头的信号输出端连接主板的第一信号输入端，所述主板的第一信号输出端连接SD存储卡的信号输入端，所述SD存储卡的信号输出端连接主板的第二信号输入端；所述主板的第二信号输出端连接显示屏的信号输入端，所述显示屏包括UI界面模块，所述显示屏的信号输出端通过UI界面模块连接主板的第三信号输入端；所述主板的第三信号输出端连接脉冲发生模块的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的字轮图像检定装置，其特征在于，所述主板包括图像获取模块、图像预处理模块、图像识别模块和控制模块；其中：

图像获取模块，用于从摄像头处获取图像信息；

图像预处理模块，用于调用SD存储卡内的算法对获取的图像信息进行预处理；

图像识别模块，用于提取预处理后图像信息的特征码，并进行比对；

控制模块，用于接收和发送命令，并控制脉冲发生模块发出脉冲。

3.一种字轮图像检定装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、获取图像信息，并对图像信息进行处理；

b、判断字轮是否滚过一圈，如果是，则控制脉冲发生模块发送脉冲；反之，则不发送。

4.根据权利要求3所述的字轮图像检定装置的控制方法，其特征在于，所述步骤a包括以下步骤：

a101、获取摄像头记录的图像信息后，对字符区域进行切割；

a102、对切割后的图像信息进行图像二值化处理，并进行噪音过滤处理；

a103、提取包括轮廓、大小以及形状的特征码，并计算所提取特征码与起始点特征码的相似度。

5.根据权利要求4所述的字轮图像检定装置的控制方法，其特征在于，所述步骤a103中计算相似度包括以下步骤：

将所提取特征码的字符长度与起始点特征码的字符长度进行比对；

将比对结果的绝对值除以特征码的字符总长度，得到相似度。

6.根据权利要求3所述的字轮图像检定装置的控制方法，其特征在于，所述步骤b包括以下步骤：

b101、判断相似度是否大于阈值，如果是，则判定字符一致，进入步骤b102；如果否，则不一致；

b102、计算与最近一次字符一致时的时间间隔，保存至modbus寄存器，并发送至显示屏；

b103、控制脉冲发生模块发送脉冲。

7.根据权利要求3所述的字轮图像检定装置的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

若接收到显示屏通过UI界面模块发送的命令信号，则根据该命令作出相应控制操作；

若接收到上位机通过modbus寄存器发送的命令信号，则根据该命令作出相应控制操作。