仪表盘非线性刻度视觉检测方法及画写系统装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106737674A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611207263.5(22)申请日2016.12.23(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人韩九强刘蛰吕红强(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人段俊涛(51)Int.Cl.B25J9/16(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称仪表盘非线性刻度视觉检测方法及画写系统装置(57)摘要一种仪表盘非线性刻度视觉检测方法，对采集到的图像进行前背景的分割，找到表盘所在区域；在表盘区域内，寻找指针旋转轴的区域，进而通过椭圆拟合算法得到图像中表盘的中心位置、长轴和短轴的长度，对图像进行偏转矫正，对前景区域进行自适应阈值分割，得到二值图；利用直线检测算法，得到穿过指针的多条直线；在这些直线中，查找所有直线的远端，最远的一个端即指针尖端，指针尖端与表盘中心的直线即为指针所在直线，从而得到给定压力值下仪表指针刻度的位置，本发明还提供了基于该方法的刻度画写系统装置，实现了仪表刻度的自动精确画写，杜绝了手工画盘过程中刻度分布不均匀、画写误差大，产品一致性差等问题，降低劳动强度的同时，提高了效率。CN106737674ACN106737674A权利要求书1/2页1.一种仪表盘非线性刻度视觉检测方法，其特征在于，包括如下步骤：首先，对采集到的图像进行前背景的分割，找到表盘所在区域；然后，在表盘区域内，寻找指针旋转轴的区域，进而通过椭圆拟合算法得到图像中表盘的中心位置、长轴和短轴的长度，对图像进行偏转矫正，对前景区域进行自适应阈值分割，得到二值图；接着，利用直线检测算法，得到穿过指针的多条直线；最后，在这些直线中，查找所有直线的远端，最远的一个端即指针尖端，指针尖端与表盘中心的直线即为指针所在直线，从而得到给定压力值下仪表指针刻度的位置，并记录该位置数据。2.根据权利要求1所述仪表盘非线性刻度视觉检测方法，其特征在于，椭圆拟合算法采用最小二乘算法，计算出的椭圆参数使得该椭圆到已知点的均方误差最小，利用椭圆的长短轴判断偏转情况，若在误差范围内，则进行小范围偏转的矫正，否则提示仪表安装偏差过大。3.根据权利要求1所述仪表盘非线性刻度视觉检测方法，其特征在于，在进行前背景的分割之前，将彩色图像转化为灰度图像，然后利用灰度变换算法调节图像质量。4.根据权利要求3所述仪表盘非线性刻度视觉检测方法，其特征在于，所述灰度变换算法：假设输入图像坐标为(x,y)点的像素值为r(x,y)，变换后的图像(x,y)点的像素值为s(x,y)，灰度变换定义即为定义一个变换函数，表示如下：s(x,y)＝T(r(x,y))将原图像的像素值做重映射，以此改变图像的亮度，增强图像的对比度或者提高感兴趣颜色区间的对比度。5.根据权利要求4所述仪表盘非线性刻度视觉检测方法，其特征在于，所述灰度变换采用幂律变换，数学描述如下：s(x,y)＝crγ(x,y)当改变参数c,γ时，会得到不同的变换函数，从而从不同程度上调节原图像的明暗。6.根据权利要求1所述仪表盘非线性刻度视觉检测方法，其特征在于，利用自适应的方法确定阈值分割的阈值，自适应阈值的计算如下：计算输入图像的归一化直方图，使用pi,i＝0,1,2,…,L-1表示该直方图的各个分量；对于k＝0,1,2,…,L-1，计算累积和P1(k)对于k＝0,1,2,…,L-1，计算累积均值m(k)计算全局灰度均值mG2CN106737674A权利要求书2/2页对于k＝0,1,2,…,L-1，计算类间方差得到使最大的k值，即为自适应阈值，若存在多个k值，则自适应阈值为多个k值的平均值。7.根据权利要求1所述仪表盘非线性刻度视觉检测方法，其特征在于，阈值分割得到二值图像以后，利用直线检测方法检测出指针上的所有直线，其原理是直线上任意点的坐标(xi,yi)均满足函数关系ρ＝xicos(θ)+yisin(θ)其中，ρ为原点到直线的距离，θ为该直线的垂线与x轴之间的夹角；若将其看成是关于ρ和θ的方程，则该方程代表了过点(xi,yi)的所有直线的参数，多点共线的问题就转化成了参数方程共同交点的问题：当多个点位于同一条直线上时，其在参数空间会相交于同一点，基于这个原理，利用投票制来检测直线，设定一个二维数组累加器counter[θ][ρ]，θ为第一维存储角度，ρ为第二维存储距离，对图像中的每个像素点(xi,yi)，角度θ变化范围从0°到180°，按照上述函数关系，求出对应的ρ，并将对应的累加器加1，由于表盘中，指针上面的直线相对较长，故设定一个较大的阈值，过滤二维累加器数组中的元素值，然后得到这些符合条件的直线，遍