基于机器视觉的指针式仪表图像采集系统研究

1、引言 ? ?在人类的科学探索与生产实践活动中，仪器仪表是认识世界的重要工具作为现代社会中“信息获得”的源头，仪器仪表工业代表着一个国家科技发展的水平指针式仪表可以直观地反映出被测量值的变化趋势，而且还具有结构简单，安装维护方便，具有防尘、防水、防寒、不受电磁场干扰、可靠性高、价格便宜等优点，目前还在电力系统、铁路系统、厂矿企业、计量部门等大量使用。

然而采取人工方式工作费时间、劳动强度大、检定效率低、检定误差大、可靠性差针对人工方式检定的缺点，才用机器视觉来对仪表进行读数必成为未来的主流2、系统整体结构 ? ?基于机器视觉的指针式仪表图像采集系统如图1所示，各部分工作关系如下：图1 指针式仪表图像采集系统的组成 ? ?图1中计算机（PC）是整个系统的控制和处理核心，主要完成控制程控标准源输出的标准量、采集表盘图像、图像处理及识别读数、数据管理的功能。

程控标准源是在程序控制下，输出标准电源，电源要求比被检定仪表精度高，符合鉴定要求；程控标准源应遵循与计算机匹配的串口通讯规约，对计算机的命令做出正确的执行和回答USB接口的摄像头是由计算机控制采集被检定仪表的图像。

3、程控电流源硬件电路设计 ? ?程控电流源硬件电路如图2所示，在此设计了MCU的外围电路（图3）和接口转换电路（图4）图2 程控电流源结构框图图3 MCU的外围电路图4 接口转换电路4、程控电流源软件设计 ? ?程控电流源软件流程如图5所示图5 程控电流源软件流程图 ? ?它接收来自上位机的命令，并根据上位机命令来调整输出电流的大小。

串行口接收方式为中断接收在串行口正确接收到来自上位机的新命令帧后，分析命令帧得到该次命令的输出电流设定值，设置D/A转换值使DAC输出更新，程控电流源的输出电流也得到了更新最后应该给上位机发送应答命令，表示已对上位机的命令执行完毕，可以执行下一次的命令。

5、基于Matlab的图像处理程序设计 ? ?采集到图像之后，我们要对图像进行处理本课题采用Matlab软件来进行Matlab可以获取图像以便进行处理，在Matlab软件含有图像处理工具箱，能进行图像预处理与调试。

5.1 图像的增强 ? ?图像增强的目的在于改善图像的视觉效果，突出图像的某项特征，比如提高对比度、增加亮度等，来改善一幅图像的视觉效果针对给定图像的应用场合，有目的地强调图像的整体或局部特性，扩大图像中不同物体特征之间的差别，满足某些特殊分析的需要。

其方法是通过一定手段对原图像附加一些信息或变换数据，有选择地突出图像中感兴趣的特征或者抑制(掩盖)图像中某些不需要的特征，使图像与视觉响应特性相匹配 ? ?针对指针仪表的特征，采用灰度拉伸对采集得到图像的进行对比度增强。

经实验得到的效果图如图6所示图6 灰度变换效果对比图5.2 图像的滤波去噪 ? ?实际获得的图像在形成、传输、接收和处理的过程中，不可避免地存在着外部干扰和内部干扰，如光照强度不均匀形成的亮斑或者阴影、光电转换过程中敏感元件灵敏度的不均匀性、数字化过程的量化噪声、传输过程中的误差及人为因素等，均会存在一定程度的噪声干扰。

噪声恶化了图像质量，使图像模糊、特征淹没，给分析带来一定的困难因此，去除噪声、恢复原始图像是图像预处理过程中的一个重要内容消除图像噪声的工作称之为图像平滑或滤波图像平滑的目的有两个：改善图像质量和抽出对象特征。

滤波实际上是一个对超空泡图像进行平滑的过程,即使图像没有被外界干扰，也需要去除图像中不需要的细节，突出图像的主要特征 ? ?由于中值滤波能够较好地清除脉冲噪声，使得滤波后的图像均匀，且能极好地保持边界信息，所以本设计采用中值滤波这个方法。

图7为经过图像中值滤波后的图像图7 图像中值滤波后5.3 图像的二值化 ? ?图像二值化即设定某一阈值(Threshold)，利用阈值将灰度图像的数据分成两部分：大于阈值的像素群和小于阈值的像素群动态阈值二值化是指多阈值动态二值化算法，兼顾了图像总体灰度水平和像素领域的特征，能够适应灰度变化范围比较大的图像，不仅适合于小面积，同样也适合于大面积的扫描文本图像的二值化，对于处理图像的实用性更加广泛，实验结果也可以看到仪表指针、刻度信息都连同完好，图像清晰可见。

图8为图像二值化后的图像图8 图像二值化后6、结论 ? ?本文研究一个应用于指针表的图像采集系统，包括图像的采集和图像的预处理，并且设计出仿真采集指针表图像的实验系统，通过实验和分析处理，得到最佳的图像预处理效果。

版权声明：本文内容由网络用户投稿，版权归原作者所有，本站不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如果您发现本站中有涉嫌抄袭或描述失实的内容，请联系我们jiasou666@gmail.com 处理，核实后本网站将在24小时内删除侵权内容。