CN208155515U - 基于机器视觉识别的气瓶压力变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型基于机器视觉识别气瓶压力的变送器，包括：指针式压力表头的图像识别变送器；所述图像识别变送器是通过摄像头监视表盘图像，把表盘图像识别并转换成压力数值；所述图像识别变送器设置有LCD显示屏显示压力数值和表盘图像；所述图像识别变送器采用RS485通信总线与后台监控系统传送压力数据及状态；所述图像识别变送器采用柔光拍摄光源设计解决图像反光问题。

Description

基于机器视觉识别的气瓶压力变送器

技术领域

本实用新型涉及电子监控信息化领域，尤其涉及基于机器视觉识别气瓶压力的变送器。

背景技术

变送器是把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号（或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制的信号源）的转换器。传感器和变送器一同构成自动控制的监测信号源。不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。变送器的种类很多，用在工控仪表上面的变送器主要有温度变送器、压力变送器、流量变送器、电流变送器、电压变送器等等。

气瓶压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、消防及医用压力传感等。随着气瓶压力检测广泛的应用，由气瓶气体泄漏及气瓶的压力爆炸直接造成的严重安全事故也随之大量增加,为了提高安全性,日常管理维护产生大量繁重的人力工作。采用人工智能图像识别的方式把气瓶上压力表的表盘图像直接转换成数据及信息，有效提升传感器的物联组网方式, 不需要在气瓶增加压力传感器，排除因增加探测气口会导致漏气可能性增大的问题和避免厂家新增功能技术和送检的问题；并且由于此变送器的安装不影响气瓶本体，在新旧的工程项目都可以方便的增设这种监测产品，维护方便及大大提高各应用行业的运营管理的效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于实现基于机器视觉图像处理与识别技术，通过摄像头采集仪表图像，应用相关图像处理算法对图像进行预处理，然后分离表盘区域，找到指针位置和角度，通过相关算法得到仪表示值。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：基于机器视觉识别气瓶压力的变送器，包括：

面板，所述面板后设置有显示模块用以显示数据；处理模块位于顶盖下方的盒体内；卡表座和压力指针表设置在面板的另一侧；光学系统设置在处理模块的下方，也位于盒体内；

指针式压力表头的图像识别变送器；

所述图像识别变送器是通过摄像头监视表盘图像，把表盘图像识别并转

换成压力数值；

所述图像识别变送器设置有LCD显示屏显示压力数值和表盘图像；

所述图像识别变送器采用RS485通信总线与后台监控系统传送压力数据

及状态；

所述图像识别变送器采用柔光拍摄光源设计解决图像反光问题。

本实用新型由于采用机器视觉图像处理与识别技术，通过摄像头采集仪表图像，应用相关图像处理算法对图像进行预处理，然后分离表盘区域，找到指针位置和角度，通过相关算法得到仪表示值。相关的算法包括Canny边缘检测，拉普拉斯算子，高斯算子，霍夫圆变换，霍夫线变换等。通过这些算法可以准确快速的识别出仪表示值，大大减少识别时间和识别错误率。

附图说明

图1是本实用新型的技术原理示意图。

附图标记说明：

10、面板；20、显示模块；30、处理模块；40、顶盖；50、卡表座；60、压力指针表；70、光学系统。

具体实施方式

本实用新型基于机器视觉识别气瓶压力的变送器，能自动识别消防气瓶压力表的指针位置读值；可通过表盘图像特征的识别判断压力状态（低压报警、高压报警）；转换后的压力读值、压力状态、表盘图像通过数据总线传送到监测主机；具有LCD图像及压力数值显示功能；通过后台大数据分析功能可判断压力表是否有故障的提示。

其包括：面板10；所述面板10后设置有显示模块20用以显示数据；处理模块30位于顶盖40下方的盒体内；卡表座50和压力指针表60设置在面板10的另一侧；光学系统70设置在处理模块30的下方，也位于盒体内。

本实用新型基于机器视觉识别气瓶压力的变送器的工作原理是，压力表盘图像采集，然后图像处理及本地显示，之后图像识别及转换压力数值，最后图像数据或压力数值的传送。

本实用新型基于机器视觉识别气瓶压力的变送器，针对宽指针改进了算法，宽指针成窄三角形状，采用传统的霍夫线变换得到的直线与指针实际位置存在一定夹角，对这种情况进行的处理，消除了误差。针对识别过程中定位困难的情况，在界面上増加了仪表的轮廓和垂直坐标轴，从而保证了摄像头与待测仪表的相对位置固定。为了解决拍照反光影响，采用柔光拍摄光源设计，针对表盘红绿颜色区识别出低压和超压报警边界指示线的方法及算法。

本实用新型基于机器视觉识别气瓶压力的变送器，采用如下的步骤工作：一、图像预处理：

对采集到的图像必须进行预处理，这是之后各个步骤的前提和先决条件。采集到的图像由于各种原因可能包含多种噪声，影响最终识别结果的准确性。因此就需要利用图像处理的方法对从摄像头获得的彩色图像进行预处理，突出有用信息，去除干扰信息，为下一步表盘定位和指针识别服务。

预处理主要包括以下方法：图像的灰度化、图像增强和二值化等。

采用加权平均值法的图像灰度化；

采用高斯滤波平滑处理的图像平滑；

采用拉普拉斯的图像锐化；

采用最大类间方差法进行图像二值化；

二、图像的形态学处理：

本实用新型使用开启操作对指针位置进行处理。先进行图像腐蚀，去掉噪声点的影响，这可能导致指针不连续，然后进行膨胀，恢复被腐蚀掉的指针的部分。这样既能消除噪声点，又不会影响指针区域。仪表的特征提取：

采用的是Canny边缘检测算法检测表盘边缘信息；

表盘区域定位方法：

因为表盘轮廓都是圆形的，采用霍夫圆变换的方法来确定它们表盘区域，使用找圆算法函数HoughCircles来实现。寻找表盘所在圆的时候，要根据半径的大小判断是否是想要的圆，半径太大太小的圆都需要舍去。此处要注意，压力表表盘中也有一个圆形的针座也要检测出来，用于后续步骤中确定指针的方向。

指针提取方法：

确定表盘位置后，通过霍夫线变换的方法在表盘中寻找指针。直接在边缘检测后的图像中使用HoughLinesP函数，在得到的众多线段中，选择长度接近表盘半径的直线，即可认为是指针。但是压力表的指针接近于尖三角形。

这就需要用到之前找到的指针座位置来确定指针的方向。指针座的圆心就是指针尾部的终点，线段距离圆心距离远的一端就是指针靠近刻度的一端，将这两个点连接起来就是指针中也线。指针的方向由中心线两个端点距离表盘圆也的距离远近来判定。

指针角度计算（读数识别）：

本实用新型的指针仪表读数识别使用了角度法，即通过指针的偏转角度来确定指针的读数。通过计算检测到的指针的斜率和起始点位置可以确定指针的指向，在表盘中指针的指向与刻度是一一对应的，从而可以得到指针所指向的刻度。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1所示是本实用新型基于机器视觉识别气瓶压力的变送器的技术原理示意图。

本实用新型基于机器视觉识别气瓶压力的变送器的实现流程：所述图像识别变送器通过摄像头进行图像采集10，图像抓取后进入所述表盘提取20，采集到的图像由于各种原因可能包含多种噪声，影响最终识别结果的准确性。因此就需要利用图像处理的方法对从摄像头获得的彩色图像进行所述的图像预处理30和图像的形态学处理40，突出有用信息，去除干扰信息，接下来采用的是Canny边缘检测算法检测表盘边缘信息实现所述特征提取50，采用霍夫圆变换的方法来确定所述的表盘区域定位60，再通过霍夫线变换的方法在表盘中所述指针提取70，指针仪表读数识别使用了角度法，即通过指针的偏转角度来确定指针的读数。通过计算检测到的指针的斜率和起始点位置可以确定指针的指向，在表盘中指针的指向与刻度是一一对应的，从完成所述的指针角度计算80，之后同样采用Canny边缘检测把颜色边界所述识别低压、超压报警边界指示线90并换算成报警阈值，最后把变换成所述的仪表读数及状态输出100到LCD显示屏和总线传送到主机。

本实用新型采用卡表式设计，基于机器视觉识别气瓶压力的变送器在气瓶压力仪表头正面，所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims (1)

1.基于机器视觉识别的气瓶压力变送器，其特征在于，包括：面板，所述面板后设置有显示模块用以显示数据；处理模块位于顶盖下方的盒体内；卡表座和压力指针表设置在面板的另一侧；光学系统设置在处理模块的下方，也位于盒体内；

指针式压力表头的图像识别变送器；

所述图像识别变送器是通过摄像头监视表盘图像，把表盘图像识别并转

换成压力数值；

所述图像识别变送器设置有LCD显示屏显示压力数值和表盘图像；

所述图像识别变送器采用RS485通信总线与后台监控系统传送压力数据

及状态；

所述图像识别变送器采用柔光拍摄光源设计解决图像反光问题。