圖像識別在指示表檢定中的應用

1、    圖像識別在指示表檢定中的應用    汪渝摘 要：圖像識別技術是現(xiàn)代科技進步和發(fā)展的具體體現(xiàn)，廣泛應用于眾多行業(yè)技術中。文章將著重探討圖像識別技術在指示表檢定中的應用和設計。通過對檢定過程中的指示針自動判讀方法的分析，在傳感器與計算機技術有效結(jié)合的前提和基礎上，采用ccd攝像來獲取表盤圖像，通過計算機對圖像識別和數(shù)據(jù)處理的方法來獲得指針讀數(shù)，提高檢定效率。文章將對檢定儀構(gòu)成原理、結(jié)構(gòu)及其判讀法的軟件計算等進行詳細分析。關鍵詞：圖像識別；指示表檢定；應用：tp391.4 文獻標志碼：a ：2095-2945（2017）36-0132-02從當前的生產(chǎn)

2、過程來看，通常采用的測量儀表主要包括百分表、杠桿表、千分表和內(nèi)徑表等。這些儀表一般具有工作量大、以機器是檢測作為主要工具的特點，因此通常存在工作效率低、充電效能不高、操作員工的勞動量大、檢測結(jié)果容易受到人為因素影響等相關方面的問題。所以，有效實現(xiàn)指示表的自動檢測具有相當重要的意義。鑒于這樣的現(xiàn)實需求，本文將主要對這種自動的指示標檢定儀進行全面的分析，而所謂的自動就是完全摒棄過去人為因素的摻雜，比如人工對線、人工整理檢測結(jié)果、人工記錄等操作過程，而全自動的指示表沒有相應的旋轉(zhuǎn)柄、工作系統(tǒng)也沒有人工與機器的直接接觸，因此就沒有人為因素和相互作用的存在，從而在一定程度上保障了檢測結(jié)果的可靠有效，正是

3、自動檢測用了計算機的圖像識別技術，從而在一定程度上減少了人為因素的干預，有效提高了自動檢測的準確度和分辨率。同時，這種自動檢測同時具備操作簡便、誤差較小等優(yōu)勢，因此在未來有望取代傳統(tǒng)的機械式檢測方式。通常情況下，此檢定儀需要達到以下的技術指標：首先，量程主要保持在015mm之間，其實，分辨率通常為0.1m，最后整體的誤差要小于1m。1 檢定儀工作原理分析檢定儀結(jié)構(gòu)通常由計算機、絲杠、底座、電機控制卡、ccd攝像機、圖像采集卡、打印機等相關部分組成。如下圖1是對檢定儀結(jié)構(gòu)圖像的具體分析。指示表檢定儀通常依據(jù)光柵測長的相關原理，將直線位移變成相關的電信號，并且經(jīng)過電路轉(zhuǎn)化和軟件細分的方式，對一些脈

4、沖信號進行相關的記錄和顯示。計算機在接到“開始檢定”的命令時。電機驅(qū)動光柵和被檢指示表會發(fā)生同樣的位移，圖像識別技術通過對表盤的圖像的拍攝來識別所有檢定點的讀數(shù)，最后將得到的識別結(jié)果與光柵測量的標準位移結(jié)果進行比較，通過比較能夠獲得各項指示值的誤差，并將其檢定記錄和結(jié)果打印出來。被鑒定表以專用夾的形式將其固定在底座上，因此利用不同的夾可以實現(xiàn)區(qū)別和更改不同規(guī)格的鑒定表。通過程序編制將電機控制卡設置為工作方式3，以連續(xù)輸出電動波的形式控制電機移動，以改變方波頻率來調(diào)整電機速度。通過電機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，適當?shù)男问诫姍C的運動形式轉(zhuǎn)化為直線運動并進一步推動推杠移動，推杠一側(cè)的彈簧用來消除機械傳動間隙。被

5、檢表盤上方的攝像平臺安裝有ccd的攝像機和光源，攝像機平臺上的電機在計算機的控制下，可以實現(xiàn)沿x、y方向移動的動作，以此保障攝像機準確對應被檢表的表盤。ccd攝像機在連續(xù)鑒定被檢表盤時，相關的圖像信息由采集卡進入計算機系統(tǒng)內(nèi)，并實現(xiàn)圖像處理和檢定儀表指針示值及誤差的工作，同時能夠有效實現(xiàn)正反行程方向的檢定。自動檢定儀全程由計算機控制完成各項工作，精密光柵提供給表桿標準的測量長度基準，以此保證測量值的準確性和穩(wěn)定性，通過ccd的自動判讀裝置來實現(xiàn)指示值得準確判讀，從而避免了員工讀數(shù)的缺陷，保證了檢定結(jié)果的精度。另外，連續(xù)檢定和自動檢定在有效保證檢定效率的同時，還能夠隨意調(diào)整檢定范圍，具有靈活方便

6、的操作工效。鑒定儀系統(tǒng)主要由光柵尺的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)保存模塊、表示只判讀模塊以及打印模塊等組成。2 圖像獲取和初步處理分析2.1 圖像獲取分析圖像采集卡通過接收ccd輸出的視頻信號，將接收到的信號進行解碼，將其轉(zhuǎn)化為計算機能夠處理的數(shù)字信息，計算機通過cpi讀取圖像采集卡傳達的圖像數(shù)據(jù)將其傳送到系統(tǒng)內(nèi)部，然后借助相關的軟件技術對其進行處理。一般情況下，表盤的圖像獲取主要分為以下步驟：首先是對圖像采集卡進行初始化，再輸入對應的信號源，進一步設置圖像采集的大小或位置，以灰度圖像的采集方式啟動圖像設備，并設置圖像采集卡參數(shù)。其次是獲取bmp圖文件的相關參數(shù)，以該參數(shù)為依據(jù)，開辟出576×

7、576大小的緩沖區(qū)，并將其頭一字節(jié)所在的地址作為指針方向。最后是將圖像傳達至緩沖區(qū)，并根據(jù)其顯示的圖像模式，將表盤圖像有效顯示在計算機屏幕上。2.2 圖像邊緣檢測與增強邊緣檢測主要用來獲取表針的邊緣信息，以此來保證和突出圖像的整體輪廓。在圖像邊緣得到突出顯示的同時，還要有效保持邊緣以外其他區(qū)域的原樣。但是值得注意的一個問題是，邊緣檢測和增強將會消弱圖像的一些低頻部分，而處理后的圖像要保持亮度不變，像素值緩慢的區(qū)域也要保持不變，但像素變化強烈的部分要明顯突出。通常采用的邊緣檢測方法有平移、力度方向的邊緣增強、sobel邊緣檢測、laplace邊緣增強等。文章中的邊緣檢測方法主要采用了sobel邊

8、緣檢測法，該種方法屬于一種非線性的邊緣檢測算法，具有很高的檢測效率和廣泛的用途。這種檢測方法是在x、y方向上，使用兩個不同的模板進行。3 指示表示值的判讀方法分析儀表示值圖像的處理主要包括二值化處理和投影法識別兩種算法。下面將分別對這兩種算法進行分析和介紹。3.1 圖像二值化的算法分析為了從復雜的圖像部分中提取特定的圖像區(qū)域和信息，就需要對被提取的圖像進行相關的簡化和分割，將需要提取的圖像部分與其他圖像部分分隔開來，而在這其中最常用的分割方法就是對圖像灰度進行等級區(qū)分的方式。然后通過灰度門限設置的方式對圖像進行二值化，分割出來需要的圖像信息轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏糠?，而將被剔除的一些無用部分轉(zhuǎn)化為白色。而

9、指示表圖像最感興趣的就是灰度值較小的指針。在實際情況的影響下，指示表的指針和表盤會存在一些較大的差異性。是在光照相對均勻的條件下，可以通過自動搜索合理門限的方式，將圖像進行二值化，灰度小于該門限的則為黑色，否則為白色，同時要注意在選擇門限值時經(jīng)過綜合全面的考慮。endprint3.2 投影法識別的算法分析投影法識別算法主要是指將二值化的圖像表盤中的各個像素按照從中心向邊緣拓展的方式進行投影，而投影長度則等同于該方向上的黑色像素數(shù)量，投影最長的點通常就應該是該指示表的指針方向。通過該點的確定以及對應關系的分析，最后求出指示表的讀數(shù)。投影識別的具體算法如下：首先要在表盤的圖像上建立一個極坐標體系，

10、原點就代表指示表指針的回轉(zhuǎn)中心，r或兩個參數(shù)可以用來確定圖像空間中其他點，r主要代表遠點的距離，代表方位角，因此，任意點的x、y構(gòu)成的函數(shù)關系應該是：r取值主要控制0到220之間，主要代表指針掃描的半徑，所對應的就是圖像的像素數(shù)量。而取值一般控制在0到1800之間，對應的方位角就在0到360度之間，從每個數(shù)值對應0.2度。對應的取值變化，當r從0增加到220時，代表著原圖像空間中的一條線段，隨著取值的遞進變化，代表著可以得到1800條相應的線段，當每一條線段完成投影后，也意味著得到一個一維數(shù)組累加器，按照線段順序，以搜索的方式對其中的黑點和累加器加一，當所有的點對應的線段完成搜索工作后，便可以

11、得到投影空間所對應的曲線，如下圖2所示：從投影曲線的極值點可以看出對應的指針所在位置，數(shù)據(jù)處理軟件通過峰值搜索來判斷峰值，并計算出其峰值位置。從圖中可以看出，峰值與指示表的讀數(shù)有著密切關系，而這種關系在識別開始之前就應該人為設定好，最后通過計算出的峰值來求出指示表的讀數(shù)。4 結(jié)束語圖像識別技術應用于指示表檢定中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)檢定過程的全自動化，同時能夠提高檢定的精確度和分辨率。實踐證明，這種技術應用于指示表檢定中能夠減少回程誤差，并且具有操作簡便、反應靈敏的優(yōu)勢特點，因此被廣泛應用于百分表、杠桿表，內(nèi)徑表、千分表等各類指示表的檢定過程中，所以具有一定的普適性和通用性。同時，一些實驗證明：這種圖像識別技術應用于指定表檢定的方法完全符合國家標準的規(guī)定要求，因此有望在各類工礦企業(yè)和事業(yè)單位的計量過程中得到普遍推廣和使用。參考文獻：1楊昭信.圖像處理在量塊