【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器视觉，特别是涉及一种指针式电压表读数识别方法、系统、校准系统及方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、在轨道车辆的生产制造、维修和使用领域内，电压表在轨道车辆上是关键的电压指示仪表。目前每年送检的电压表数量也逐年增多，要求校准人员短时间完成大量校准工作，劳动强度很大；同时由于电压表表盘有弧度，为了准确读数，校准人员必须在不同的校准电压下，调整眼睛的位置，保证视线与表盘刻度垂直，长时间如此操作，人员会产生疲劳，有可能导致读数不准确。
3、在对指针读数进行识别时，由于刻度线之间的距离对应的就是电压值，但是若指针位于两个刻度之间时则不好判断指针的具体读数；且因为环境光的存在，拍摄电压表图像时会存在图像亮暗程度不同的情况，则在该情况下，对指针、针尖、刻度的定位等都会受到影响，存在定位不准确的问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种指针式电压表读数识别方法、系统、校准系统及方法，通过针尖到刻度的像素距离与刻度值的比例转换实现精确读数，解决指针位于两个刻度之间时不好判断指针具体读数的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种指针式电压表读数识别方法，包括：
4、对获取的电压表图像定位指针位置并提取指针轮廓，以及对刻度进行定位，从而确定与指针位置相邻的刻度；
5、对指针轮
6、确定相邻刻度的中线，根据相邻刻度对应的电压值和相邻刻度间的距离确定转换比例，根据针尖到刻度中线的距离与转换比例得到指针读数。
7、作为可选择的实施方式，定位指针位置的过程包括：通过调整指针轮廓的灰度阈值提取指针边缘，根据设定的匹配分数确定指针轮廓，从而在确定的搜索框范围内定位指针位置。
8、作为可选择的实施方式，确定针尖的过程包括：通过设定卡尺间隔和灰度阈值，在指针轮廓两边的灰度值小于灰度阈值时，在灰度变化的线上拟合出直线，将指针轮廓的两个斜边分别拟合出一条直线，将两条直线的交点确定为针尖。
9、作为可选择的实施方式，确定相邻刻度的中线的过程包括：确定刻度所在矩形的上边和下边的直线，得到两条直线间的距离，将直线间的距离除以2得到平移距离，通过平行线将下边向上平移该平移距离即得到刻度的中线。
10、作为可选择的实施方式，以相邻刻度间的像素距离和对应的电压值相除得到转换比例，将转换比例乘以针尖偏移刻度的距离得到指针读数。
11、第二方面，本专利技术提供一种指针式电压表读数识别系统，包括：
12、指针定位模块，被配置为对获取的电压表图像定位指针位置并提取指针轮廓，以及对刻度进行定位，从而确定与指针位置相邻的刻度；
13、针尖定位模块，被配置为对指针轮廓的斜边进行直线拟合，根据两斜边拟合得到的直线的交点确定针尖；
14、读数识别模块，被配置为确定相邻刻度的中线，根据相邻刻度对应的电压值和相邻刻度间的距离确定转换比例，根据针尖到刻度中线的距离与转换比例得到指针读数。
15、第三方面，本专利技术提供一种指针式电压表校准系统，包括：
16、校准电压源，用于输出校准电压值；
17、视觉模块，用于拍摄待测电压表图像；
18、控制器，接收待测电压表图像，被配置为根据第一方面所述的指针式电压表读数识别方法判断指针位置是否与目标电压值刻度重合，由此控制旋转机构的动作，且在重合后接收校准电压值以判断校准结果；
19、旋转机构，用于带动视觉模块的移动，以使视觉模块正对电压表进行拍摄。
20、作为可选择的实施方式，所述旋转机构包括旋转臂和移载平台，移载平台上设有视觉模块和若干个电压表卡槽，通过旋转臂带动视觉模块的移动，以对每个电压表卡槽内的电压表进行拍摄，且保证视觉模块视角与表盘刻度垂直。
21、作为可选择的实施方式，所述旋转臂通过伺服电机进行控制，通过驱动轴与减速机将驱动力均匀传递到旋转臂两个转轴上，以使旋转臂沿表盘弧度移动。
22、第四方面，本专利技术提供一种指针式电压表校准方法，包括：
23、设定目标电压值；
24、接收待测电压表图像，采用第一方面所述的指针式电压表读数识别方法判断指针位置是否与目标电压值刻度重合；
25、在重合后接收校准电压值以判断校准结果。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
27、本专利技术提出了一种指针式电压表读数识别方法、系统、校准系统及方法，因为刻度线之间的距离对应的是电压值，但是指针位于两个刻度之间时，不好判断指针的具体读数；由此本专利技术通过定位指针位置，提取指针轮廓，对指针轮廓的斜边进行直线拟合以确定针尖位置，继而在指针以及针尖均被定位到的情况下，通过针尖到刻度的像素距离与刻度值的比例转换来实现精确的机器视觉读数。
28、本专利技术提出了一种指针式电压表读数识别方法、系统、校准系统及方法，在进行指针定位时，通过对指针和附近区域的灰度差异定义指针边缘，通过调整梯度阈值和匹配分数，实现在图像亮暗程度不同的情况下，提取到指针特征并定位；同理，在定位针尖时，由于指针轮廓两边的灰度有差异，同样通过调整灰度阈值的大小来进行对轮廓的塑造，当轮廓两边的灰度值小于灰度阈值时，在灰度变化的那条线上拟合出一条直线，由此实现针尖的精准定位。
29、本专利技术提出了一种指针式电压表读数识别方法、系统、校准系统及方法，通过视觉检测电压表表盘指针位置并同步调整输入电压的方法，解决电压表校准过程中因视觉偏差和人工操作偏差导致的读数不准问题，在保证量值溯源及准确度的同时，杜绝人为误差对校准过程的负面影响，节省人工操作的成本。
30、本专利技术提出一种指针式电压表读数识别方法、系统、校准系统及方法，视觉检测结合旋转结构来达到视角精准调整，实现沿表盘弧度方向精准垂直于表盘刻度的视角，避免以往人工检测过程中因表盘本身弧度导致的视觉偏差，从而影响到整体校准精度的情况，提高校准精度和效率，降低校准工作难度。
31、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种指针式电压表读数识别方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种指针式电压表读数识别方法，其特征在于，定位指针位置的过程包括：通过调整指针轮廓的灰度阈值提取指针边缘，根据设定的匹配分数确定指针轮廓，从而在确定的搜索框范围内定位指针位置。
3.如权利要求1所述的一种指针式电压表读数识别方法，其特征在于，确定针尖的过程包括：通过设定卡尺间隔和灰度阈值，在指针轮廓两边的灰度值小于灰度阈值时，在灰度变化的线上拟合出直线，将指针轮廓的两个斜边分别拟合出一条直线，将两条直线的交点确定为针尖。
4.如权利要求1所述的一种指针式电压表读数识别方法，其特征在于，确定相邻刻度的中线的过程包括：确定刻度所在矩形的上边和下边的直线，得到两条直线间的距离，将直线间的距离除以2得到平移距离，通过平行线将下边向上平移该平移距离即得到刻度的中线。
5.如权利要求1所述的一种指针式电压表读数识别方法，其特征在于，以相邻刻度间的像素距离和对应的电压值相除得到转换比例，将转换比例乘以针尖偏移刻度的距离得到指针读数。
6.一种指针式电压表读数识
7.一种指针式电压表校准系统，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述的一种指针式电压表校准系统，其特征在于，所述旋转机构包括旋转臂和移载平台，移载平台上设有视觉模块和若干个电压表卡槽，通过旋转臂带动视觉模块的移动，以对每个电压表卡槽内的电压表进行拍摄，且保证视觉模块视角与表盘刻度垂直。
9.如权利要求8所述的一种指针式电压表校准系统，其特征在于，所述旋转臂通过伺服电机进行控制，通过驱动轴与减速机将驱动力均匀传递到旋转臂两个转轴上，以使旋转臂沿表盘弧度移动。
10.一种指针式电压表校准方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种指针式电压表读数识别方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种指针式电压表读数识别方法，其特征在于，定位指针位置的过程包括：通过调整指针轮廓的灰度阈值提取指针边缘，根据设定的匹配分数确定指针轮廓，从而在确定的搜索框范围内定位指针位置。
3.如权利要求1所述的一种指针式电压表读数识别方法，其特征在于，确定针尖的过程包括：通过设定卡尺间隔和灰度阈值，在指针轮廓两边的灰度值小于灰度阈值时，在灰度变化的线上拟合出直线，将指针轮廓的两个斜边分别拟合出一条直线，将两条直线的交点确定为针尖。
4.如权利要求1所述的一种指针式电压表读数识别方法，其特征在于，确定相邻刻度的中线的过程包括：确定刻度所在矩形的上边和下边的直线，得到两条直线间的距离，将直线间的距离除以2得到平移距离，通过平行线将下边向上平移该平移距离即得到刻度的中线。
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡元元，张守亮，吴任翔，姜永元，王涵予，刘春艳，刘天畅，蒙丹，孙瑞雪，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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