CN117782523A - 一种带机械按键mmi自动检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种带机械按键MMI自动检测装置及检测方法，被测MMI的屏幕正对于摄像头；上位机加载MMI显示界面特征元素数据库；上位机通过路由器控制若干网络继电器，网络继电器将若干组电动推杆置于初始状态；上位机加载测试用例；根据测试用例的测试步骤，上位机通过若干网络继电器控制若干电动推杆触发MMI的相应的按键；上位机通过摄像头获取MMI屏幕当前的显示界面，并按照MMI显示界面特征元素数据库，判断是否符合测试用例的预期结果；如果显示界面符合预期结果，则继续执行测试用例，如果不符合，则提示操作人员并中止测试。本发明通过自动模拟人手按压MMI按键，实现了MMI功能的自动测试，提高了测试和检验环节的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及MMI自动测试领域，特别是涉及一种带机械按键MMI自动检测装置及检测方法。
背景技术
带机械按键操作显示终端（MMI）的操作方式为，当按下某个按键后，MMI屏幕上会产生相应的界面变化。目前对于生产企业，测试和检验MMI功能正常的工作仍是由人工完成，在开发迭代测试和检验测试环节，会产生大量的人力工作。
现有采取自动检测的专利申请，例如CN201510957626，一种带机械手自动按键的FCT治具装置，也可实现自动检测的功能，但存在如下局限性：
1、被测对象受限，只能测试不带屏幕（1-1）显示的被测对象；
2、检测场景受限，只能用于生产阶段的批量单板检测，不能用于开发阶段的功能迭代测试。
如果采用专业定制仿生机械手和视觉识别工具的解决方案，则定制成本高昂，需要产品利润达到一定数量才能摊平成本，不适合普及化。
发明内容
鉴于现有技术存在不能识别屏幕显示、检测场景受限和造价成本高等问题，本发明提供一种带机械按键MMI自动检测装置及检测方法，本发明通过自动模拟人手按压MMI按键，模拟人眼识别MMI屏幕当前显示界面，实现了MMI功能的自动测试，提高了测试和检验环节的工作效率，降低了人力成本，提高了产品可靠性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种带机械按键MMI自动检测装置，包括MMI，还包括定位支架、若干组电动推杆、若干网络继电器、摄像头、路由器和上位机；所述定位支架上固定有MMI、摄像头和若干网络继电器，所述上位机分别与摄像头和路由器连接，所述路由器与若干网络继电器连接，所述若干网络继电器分别连接一组电动推杆，若干组电动推杆的触点上分别设有一个弹性胶垫；所述若干组电动推杆分别通过弹性胶垫垂直与MMI的若干机械按键的表面一一相对应；所述摄像头用于获取MMI屏幕当前显示界面的内容；所述上位机用于接收摄像头采集的数据，获取MMI屏幕当前显示界面进行识别，并控制网络继电器驱动电动推杆产生推进和收缩动作；所述路由器用于搭建局域网，实现上位机和若干网络继电器的通信。
一种带机械按键MMI自动检测装置的检测方法，步骤如下：
步骤一、被测MMI的屏幕正对于摄像头；
步骤二、上位机启动后，加载MMI显示界面特征元素数据库；
步骤三、上位机通过路由器控制若干网络继电器，网络继电器将若干组电动推杆置于初始状态；
步骤四、上位机加载测试用例；
步骤五、根据测试用例的测试步骤，上位机通过若干网络继电器控制若干组电动推杆触发MMI的相应的机械按键；
步骤六、上位机通过摄像头获取MMI屏幕当前的显示界面，并按照MMI显示界面特征元素数据库，判断是否符合测试用例的预期结果；
步骤七、如果显示界面符合预期结果，则继续执行测试用例，如果不符合，则提示操作人员并中止测试。
步骤二所述MMI显示界面特征元素数据库，是MMI所有显示界面的特征图形集合，特征图形是MMI某个显示界面的一小块特定显示区域的截图，上位机通过匹配若干个特征图形组合，确定一个MMI的显示界面。
步骤四所述测试用例，是一个电子表格文件，包括验证MMI所有功能的测试项目，测试项目中包含若干个测试步骤和相对应的预期结果，每个测试步骤的内容为MMI的某个按键名称，每个预期结果的内容为若干个特征图形组合和特征字符。
步骤五所述电动推杆触发MMI的相应的机械按键步骤如下：
S1、上位机发送推进指令，电动推杆产生推进动作，触发MMI的机械按键被按下；
S2、T1时间后，上位机发送停止指令，电动推杆保持当前位置，MMI机械按键被持续按下；
S3、T2时间后，上位机发送收缩指令，电动推杆产生收缩动作，MMI的机械按键自动抬起；
S4、T3时间后，上位机发送停止指令，电动推杆收缩至初始状态。
步骤六所述上位机通过摄像头获取MMI屏幕当前的显示界面步骤为：
S1、利用计算机视觉软件库OpenCV的算法cvtColor进行灰度转化；
S2、利用算法medianBlur进行中值滤波；
S3、利用算法adaptiveThreshold进行自适应阈值；
S4、利用算法Canny进行边缘识别；
S5、利用算法findContours提取界面轮廓。
步骤六所述判断是否符合测试用例的预期结果的方法为：上位机提取MMI屏幕当前的显示界面，分析显示界面的特征图形和特征字符，判断是否与预期结果匹配，如果完全匹配，则认为当前界面显示正确，如果特征图形组合中的任一图形或任一特征字符不匹配，则认为当前界面显示不正确。
分析显示界面的特征图形的方法为：上位机利用计算机视觉软件库OpenCV的算法matchTemplate对MMI屏幕当前的显示界面与显示界面特征元素数据库进行特征匹配。
分析显示界面的特征字符需要进行如下步骤：
S1、利用计算机视觉软件库OpenCV的算法cvtColor进行二值化处理；
S2、对二值化处理的图像进行部分区域截取；
S3、将截取的图像利用tesseract库的算法image_to_string进行文字提取。
本发明的有益效果是：
1、将检验过程自动化，将重复性的工作由检测装置代替人工完成，减轻了测试人员和质检人员的工作强度。
2、减少开发测试人员的重复工作量，提高了开发效率；现有情况是由测试人员执行开发过程中的测试工作，完整的测试用例至少需要2个工作日，改由本发明的检测装置代替后，仅需要由人工完成测试准备工作，测试主体工作则由本发明的检测装置完成，完整的测试用例，耗时约0.5小时，不计人工成本。
3、检测方法通用性强，对于不同布局的按键和显示界面的MMI，定制化改动不大。
4、检测环境搭建方便，占地空间小。
5、由于本方法带来的测试便利性，可以在产品开发阶段对每一个微小的改动进行迭代测试，进一步提升了产品质量；本发明提高了一种低成本、轻量化的机械按键MMI的自动检测解决方案，适应性更广。
附图说明
图1为本发明带机械按键MMI自动检测装置的结构示意图；
图2为本发明MMI的正面示意图；
图3为本发明MMI“呼叫”界面示例图；
图4为本发明实施例的检测方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种带机械按键MMI自动检测装置，包括定位支架2、30个电动推杆3、若干网络继电器4、摄像头5、路由器6和上位机7。
定位支架2上有30个电动推杆定位孔，用于固定电动推杆3，固定后每个电动推杆3垂直于对应于MMI1一个机械按键1-2上方，且电动推杆3与MMI1机械按键1-2的距离为电动推杆3的最大行程；定位支架2上还有1个摄像头5定位孔，摄像头5固定后可完整采集MMI1屏幕1-1显示的界面。
30个电动推杆3与MMI1的30个机械按键1-2一一对应，每个电动推杆3的触点上均安装有弹性胶垫3-1。
本实施例中共需要5个网络继电器4，编号分别为1号至5号；每个网络继电器4包含12个继电器模块，用于驱动一组6个电动推杆3；两个继电器模块驱动一个电动推杆3，继电器模块常开端接电源，常闭端接地，奇数位继电器模块接电动推杆3的正极，偶数位继电器模块接电动推杆3的负极；网络继电器4设置为固定IP方式接入路由器6。
上位机7包括商用计算机和应用程序，上位机7分别连接路由器6和摄像头5；上位机7通过网络继电器4单元控制电动推杆3产生推进和收缩动作，进一步触发按下、抬起MMI1的机械按键1-2；上位机7读取摄像头5图像获取MMI1屏幕1-1当前显示界面进行分析。
图2是本实施例被测MMI正面示意图，MMI1机械按键1-2分布为5行6列，共计30个机械按键1-2，当某一个机械按键1-2按下并抬起后，MMI1屏幕1-1显示的界面会发生变化，或者某个区域显示的字符会发生变化。由于需要精准地按下某一个机械按键1-2后，观察MMI1屏幕1-1显示内容的变化，目前对于大部分企业来讲，此项工作只能交由人工来完成。
对于企业研发部门，需要验证MMI1的软件功能是否达到预期，每次MMI1软件修改后，都需要测试人员反复地执行测试用例，导致测试周期长、效率低。
对于企业生产车间，需要检验MMI1是否出现了装配错误、物料不良等异常问题，要求质检人员对每一个MMI1执行相同的测试步骤，当产品数量增大后，会带来漏检、误检等问题。
采用本发明的方法后，可以在无人职守情况下进行自动测试，即在总工时不变的情况下，进行更多次数的功能迭代，提升了产品质量。
图3为本发明MMI“呼叫”界面示例图，其中共有四个特征图形和“车站值班员”特征字符。
四个特征图形分别为，特征图形Ⅰ8为音量特征图形、特征图形Ⅱ9为场强特征图形、特征图形Ⅲ10通话状态特征图形、特征图形Ⅳ11通话方向特征图形，车站值班员12为特征字符；
当上位机7根据测试用例的预期结果中获取到四个特征图形的名称后，从MMI1显示界面特征元素数据库中提取对应的特征图形截图文件，与MMI1屏幕1-1当前的显示界面进行匹配；
当上位机7根据测试用例的预期结果中获取到特征字符后，将从MMI1屏幕1-1固定区域内提取当前显示的字符，与车站值班员12特征字符进行匹配。
实施例1，如图4所示，一种带机械按键MMI自动检测装置的检测方法，步骤如下：
S1、上位机7启动后，加载MMI1显示界面特征元素数据库；特征元素数据库包含MMI1所有显示界面的特征图形集合；特征图形是MMI1某个显示界面的一小块特定显示区域的截图，上位机7通过匹配若干个特征图形组合，确定一个MMI1的显示界面。
S2、上位机7控制所有网络继电器4将所有电动推杆3置于初始状态，即收缩至最短状态；
S3、上位机7加载测试用例；
S4、根据测试用例的测试步骤，上位机7通过若干网络继电器4控制电动推杆3触发MMI1的相应的机械按键1-2；
例如，测试用例第一项为按下“呼叫”键，上位机7控制1号网络继电器4驱动第四个电动推杆3产生推进动作，1秒后上位机7发送停止指令，电动推杆3保持当前位置，MMI1机械按键1-2被持续按下；0.1秒后，上位机7发送收缩指令，电动推杆3产生收缩动作，MMI1的机械按键1-2自动抬起；1秒后，上位机7发送停止指令，电动推杆3收缩至初始状态；按下“呼叫”键后，MMI1屏幕1-1弹出“呼叫”界面，并显示呼叫身份字符车站值班员12；
S5、上位机7通过摄像头5获取MMI1屏幕1-1当前的显示界面；
本例中上位机7利用算法cvtColor对图像进行灰度转化，可以去掉图像的色彩信息并提高后续流程的处理速度，利用算法medianBlur对灰度转化图像进行中值滤波，目的是使图像的边缘更加明显，滤除背景噪点，利用算法adaptiveThreshold对中值滤波图像进行自适应阈值处理，目的是当图像不同位置的亮度等级不均衡时，自适应阈值处理可以自动调节边缘过滤等级，使每个位置的MMI1机械按键1-2图标的边缘都能大体被分割出来，利用算法Canny对自适应阈值处理图像进行边缘识别，可以得到每个MMI1机械按键1-2图标的模糊轮廓，利用算法findContours算法将图像中的每个MMI1机械按键1-2图标描绘出来，经过上述步骤可得到MMI1当前显示的界面；
S6、上位机7利用计算机视觉软件库OpenCV的算法matchTemplate对MMI1屏幕1-1当前的显示界面与测试用例预期结果中的特征图形进行特征匹配；例如，上位机7通过测试用例预期结果得知“呼叫”界面共有4个特征图形，分别为特征图形Ⅰ8音量特征图形、特征图形Ⅱ9场强特征图形、特征图形Ⅲ10通话状态特征图形、特征图形Ⅳ11通话方向特征图形，然后利用算法matchTemplate将MMI1当前界面与4个特征图形一一比对，只有4个特征图形全部匹配，才判断MMI1已正确显示“呼叫”界面，继续执行测试用例；如果任意一个特征图形不匹配，判断识别“呼叫”界面异常，则通过报警音提示操作人员并中止测试；
S7、上位机7判断界面显示正确后，将对MMI1屏幕1-1当前的显示界面进行特征字符提取，上位机7利用计算机视觉软件库OpenCV的算法cvtColor进行二值化处理，只保留黑、白两种颜色，继续对二值化处理的图像进行部分区域截取，本例中按照预设的比例坐标，对“呼叫”界面的“车站值班员”区域进行截取，将截取的图像利用tesseract库的算法image_to_string进行字符提取；上位机7通过测试用例得知当前预期结果中特征字符为车站值班员12，如果提取的字符与特征字符匹配，则继续执行测试用例；如果不匹配，则通过报警音提示操作人员并中止测试。
Claims (9)
1.一种带机械按键MMI自动检测装置，包括MMI（1），其特征在于：还包括定位支架（2）、若干组电动推杆（3）、若干网络继电器（4）、摄像头（5）、路由器（6）和上位机（7）；
所述定位支架（2）上固定有MMI（1）、摄像头（5）和若干网络继电器（4），所述上位机（7）分别与摄像头（5）和路由器（6）连接，所述路由器（6）与若干网络继电器（4）连接，所述若干网络继电器（4）分别连接一组电动推杆（3），若干组电动推杆（3）的触点上分别设有一个弹性胶垫（3-1）；
所述若干组电动推杆（3）分别通过弹性胶垫（3-1）垂直与MMI（1）的若干机械按键（1-2）的表面一一相对应；
所述摄像头（5）用于获取MMI（1）屏幕（1-1）当前显示界面的内容；
所述上位机（7）用于接收摄像头（5）采集的数据，获取MMI（1）屏幕（1-1）当前显示界面进行识别，并控制网络继电器（4）驱动电动推杆（3）产生推进和收缩动作；
所述路由器（6）用于搭建局域网，实现上位机（7）和若干网络继电器（4）的通信。
2.一种采用权利要求1所述的带机械按键MMI自动检测装置的检测方法，其特征在于：步骤如下：
步骤一、被测MMI（1）的屏幕（1-1）正对于摄像头（5）；
步骤二、上位机（7）启动后，加载MMI（1）显示界面特征元素数据库；
步骤三、上位机（7）通过路由器（6）控制若干网络继电器（4），网络继电器（4）将若干组电动推杆（3）置于初始状态；
步骤四、上位机（7）加载测试用例；
步骤五、根据测试用例的测试步骤，上位机（7）通过若干网络继电器（4）控制若干组电动推杆（3）触发MMI（1）的相应的机械按键（1-2）；
步骤六、上位机（7）通过摄像头（5）获取MMI（1）屏幕（1-1）当前的显示界面，并按照MMI（1）显示界面特征元素数据库，判断是否符合测试用例的预期结果；
步骤七、如果显示界面符合预期结果，则继续执行测试用例，如果不符合，则提示操作人员并中止测试。
3.根据权利要求2所述的一种带机械按键MMI自动检测装置的检测方法，其特征在于：步骤二所述MMI（1）显示界面特征元素数据库，是MMI（1）所有显示界面的特征图形集合，特征图形是MMI（1）某个显示界面的一小块特定显示区域的截图，上位机（7）通过匹配若干个特征图形组合，确定一个MMI（1）的显示界面。
4.根据权利要求2所述的一种带机械按键MMI自动检测装置的检测方法，其特征在于：步骤四所述测试用例，是一个电子表格文件，包括验证MMI（1）所有功能的测试项目，测试项目中包含若干个测试步骤和相对应的预期结果，每个测试步骤的内容为MMI（1）的某个按键名称，每个预期结果的内容为若干个特征图形组合和特征字符。
5.根据权利要求2所述的一种带机械按键MMI自动检测装置的检测方法，其特征在于：步骤五所述电动推杆（3）触发MMI（1）的相应的机械按键（1-2）步骤如下：
S1、上位机（7）发送推进指令，电动推杆（3）产生推进动作，触发MMI（1）的机械按键（1-2）被按下；
S2、T1时间后，上位机（7）发送停止指令，电动推杆（3）保持当前位置，MMI（1）机械按键（1-2）被持续按下；
S3、T2时间后，上位机（7）发送收缩指令，电动推杆（3）产生收缩动作，MMI（1）的机械按键（1-2）自动抬起；
S4、T3时间后，上位机（7）发送停止指令，电动推杆（3）收缩至初始状态。
6.根据权利要求2所述的一种带机械按键MMI自动检测装置的检测方法，其特征在于：步骤六所述上位机（7）通过摄像头（5）获取MMI（1）屏幕（1-1）当前的显示界面步骤为：
S1、利用计算机视觉软件库OpenCV的算法cvtColor进行灰度转化；
S2、利用算法medianBlur进行中值滤波；
S3、利用算法adaptiveThreshold进行自适应阈值；
S4、利用算法Canny进行边缘识别；
S5、利用算法findContours提取界面轮廓。
7.根据权利要求2所述的一种带机械按键MMI自动检测装置的检测方法，其特征在于：步骤六所述判断是否符合测试用例的预期结果的方法为：上位机（7）提取MMI（1）屏幕（1-1）当前的显示界面，分析显示界面的特征图形和特征字符，判断是否与预期结果匹配，如果完全匹配，则认为当前界面显示正确，如果特征图形组合中的任一图形或任一特征字符不匹配，则认为当前界面显示不正确。
8.根据权利要求7所述的一种带机械按键MMI自动检测装置的检测方法，其特征在于：分析显示界面的特征图形的方法为：上位机（7）利用计算机视觉软件库OpenCV的算法matchTemplate对MMI（1）屏幕（1-1）当前的显示界面与显示界面特征元素数据库进行特征匹配。
9.根据权利要求7所述的一种带机械按键MMI自动检测装置的检测方法，其特征在于：分析显示界面的特征字符需要进行如下步骤：
S1、利用计算机视觉软件库OpenCV的算法cvtColor进行二值化处理；
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