一种基于机械角度和刻度识别的汽车仪表指针的位置检测方法技术

一种基于机械角度和刻度识别的汽车仪表指针的位置检测方法，本发明专利技术涉及指针的位置检测方法。本发明专利技术是要解决传统方法检测指针小角度时指针产生形变、零点刻度的依赖性高而导致的刻度分布特征不准确不能得到规整的刻度序列以及传统方法不会检测到仪表盘在装配时产生的旋转误差的问题，而提出的一种基于机械角度和刻度识别的汽车仪表指针的位置检测方法。该方法是通过一计算单帧灰度图像的旋转角度；二对单帧二值图像先进行归一化再进行二值化后进行腐蚀操作；三对图像进行极坐标变换；四获得指针直线方程的参数；五计算指针机械角度；六计算指针指向刻度值；七得出实际单位的值等步骤实现的。本发明专利技术应用于指针的位置检测领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，本专利技术涉及指针的位置检测方法。本专利技术是要解决传统方法检测指针小角度时指针产生形变、零点刻度的依赖性高而导致的刻度分布特征不准确不能得到规整的刻度序列以及传统方法不会检测到仪表盘在装配时产生的旋转误差的问题，而提出的。该方法是通过一计算单帧灰度图像的旋转角度；二对单帧二值图像先进行归一化再进行二值化后进行腐蚀操作；三对图像进行极坐标变换；四获得指针直线方程的参数；五计算指针机械角度；六计算指针指向刻度值；七得出实际单位的值等步骤实现的。本专利技术应用于指针的位置检测领域。【专利说明】—种基于机械角度和刻度识别的汽车仪表指针的位置检测方法
本专利技术涉及汽车仪表指针的位置检测方法。
技术介绍
工业上对仪表盘的检测内容主要是检测各表指针的转角误差。而指针检测的准确性是仪表盘质量优劣的关键，其中又以指针转角的检测最为困难。目前，我国仪表盘生产行业多数采用人工方式对指针仪表进行检定和校验，质检的误差大，效率很低，增加生产成本。运用数字图像处理技术实现汽车仪表指针的自动检测可以提高检测效率，降低检测误差，降低生产成本。仪表检测系统会向仪表盘给出控制指针转动的信号，指针转动后由相机对仪表盘图像进行采集，截取待检指针仪表部分。通过图像处理技术，识别出指针转角，与所给信号所代表的角度进行比较，来判断该角度的指针转动是否合格。传统指针转角识别方法为剪影法。剪影法的主要步骤为:对两帧有角度偏差的图像做最小灰度相减，对指针进行阈值分割和细化，对图像进行Hough变换提取指针的直线信息，对两指针角度差进行计算。而现在指针转角的检测精度要求较高，在进行小角度检测时，指针如果过宽，会在剪影后被滤掉一部分面积，本来对称的指针会有形变，在进行指针细化后会与实际指向角度有较大误差，给直线拟合造成一定困难。传统的基于刻度的对指针转角的检测算法，主要依据指针在刻度范围内所指的位置来识别转角。该算法对表盘上零点刻度的依赖性很高，当零点被干扰，也就是指针遮挡零点时，会在后续处理时造成刻度点缺失，导致刻度分布特征不准确。并且基于刻度的算法对亥IJ度点的清晰性、可识别性要求很高，当刻度间隔过大导致可识别出的刻度点过少时，会导致图像经过极坐标变换后不能得到规整的刻度序列；仪表盘在装配时如果产生旋转误差，基于刻度的对指针转角的检测算法不会检测到这部分误差，而只识别出指针相对于刻度的关系，但是仪表盘的装配仍然存在问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决剪影法在进行指针小角度检测时，使得做差操作后的指针会产生形变，给直线拟合造成困难及基于刻度的指针转角的检测算法对表盘上零点刻度的依赖性很高，当零点受到干扰时，导致刻度分布特征不准确使得图像经过极坐标变换后不能得到规整的刻度序列以及传统方法不会检测到仪表盘在装配时产生的旋转误差的问题而提出的。上述的专利技术目的是通过以下技术方案实现的:步骤一、利用相机采集的单帧灰度图像与模板图像进行旋转角度计算；步骤二、对相机采集的单帧灰度图像首先进行图像灰度归一化再利用大津阈值对归一化后的单帧灰度图像进行二值化然后对单帧二值图像进行腐蚀操作；步骤三、利用汽车仪表的刻度所在位置计算最小二乘圆并从圆心处对腐蚀操作后的单帧二值图像进行极坐标变换；步骤四、极坐标变换后，对极坐标中的指针进行细化得到外接矩形信息并对图像进行Hough变换获得指针直线方程的参数；步骤五、利用相机采集的单帧灰度图像的旋转角度和指针直线参数计算出表盘旋转后的指针机械角度；步骤六、利用基于刻度的指针算法根据直线参数与刻度序列中所有刻度坐标的关系计算出指针指向的刻度值；步骤七、利用步骤五获得的指针机械角度和步骤六计算出指针指向的刻度值，经过单位换算得出实际单位的值；即完成了一种基于机械角度和刻度识别的汽车仪表指针的位置检测。专利技术效果:本专利技术在进行指针小角度检测时，100%消除指针指向小角度时与实际指向角度的偏差，从而准确地进行直线参数的拟合。因为本专利技术采用单帧法，所以在计算过程中即使是小角度的偏转，也可求取指针转角。由于本专利技术对采集图像进行了旋转角度的计算，从而100%的消除了由于表盘安装或者检测时的放置偏差而导致的转角误差，并且本专利技术还对采集到的图像做初步的判断，根据计算出采集到图像的旋转角度过大，来说明仪表摆放出错或者表盘安装出错。本专利技术准确的计算出最小二乘圆的方程和圆心坐标，清除了极坐标图像带来的偏差并且本专利技术为了降低对零刻度准确性的依赖对图像得到的刻度序列进行类似方差的判定使得图像经过极坐标变换后得到规整的刻度序列，并且本专利技术在零刻度信息获取失败时会采用机械角度作为输出结果，使得即便是存在刻度点过于细小或者排列过密为阈值分割加大难度，刻度可能会粘连在一起的情况也会准确的识别指针转角。【专利附图】【附图说明】图1是【具体实施方式】一中提出的的流程图；图2是实施例一中提出的算法的数据结构图；图3为实施例一中提出的算法的主要接口函数；图4是实施例一中提出的MatchTemplate函数流程图；图5是实施例一中提出的FindMark函数流程图；图6是实施例一中提出的GetLine函数流程图；图7是实施例一中提出的CalculateAngle函数流程图；图8是实施例一中提出的汽车仪表的转速表灰度图像；图9是实施例一中腐蚀后的二值化图像；图10是实施例一中提出的极坐标变换后的图像；图11是实施例一中细化后的指针图像。【具体实施方式】【具体实施方式】一:本实施方式的，具体是按照以下步骤制备的:步骤一、利用相机采集的单帧灰度图像与模板图像进行旋转角度计算；步骤二、对相机采集的单帧灰度图像首先进行图像灰度归一化再利用大津阈值对归一化后的单帧灰度图像进行二值化然后对单帧二值图像进行腐蚀操作；步骤三、利用汽车仪表的刻度所在位置计算最小二乘圆并从圆心处对腐蚀操作后的单帧二值图像进行极坐标变换；步骤四、极坐标变换后，对极坐标中的指针进行细化得到外接矩形信息并对图像进行Hough变换获得指针直线方程的参数；步骤五、利用相机采集的单帧灰度图像的旋转角度和指针直线参数计算出表盘旋转后的指针机械角度；步骤六、利用基于刻度的指针算法根据直线参数与刻度序列中所有刻度坐标的关系计算出指针指向的刻度值；所得刻度值更符合人们读取刻度值的形式，相对于机械角度来说，为更加直观的结果；步骤七、利用步骤五获得的指针机械角度和步骤六计算出指针指向的刻度值，经过单位换算得出实际单位的值如图1 ;即完成了一种基于机械角度和刻度识别的汽车仪表指针的位置检测。本实施方式效果:本实施方式在进行指针小角度检测时，100%消除指针指向小角度时与实际指向角度的偏差，从而准确地进行直线参数的拟合。因为本实施方式采用单帧法，所以在计算过程中即使是小角度的偏转，也可求取指针转角。由于本实施方式对采集图像进行了旋转角度的计算，从而100%的消除了由于表盘安装或者检测时的放置偏差而导致的转角误差，并且本实施方式还对采集到的图像做初步的判断，根据计算出采集到图像的旋转角度过大，来说明仪表摆放出错或者表盘安装出错。本实施方式准确的计算出最小二乘圆的方程和圆心坐标，清除了极坐标图像带来的偏差并且本实施方式为了降低对零刻度准确性的依赖对图像得到的刻度序列进行类似方差的判定使得图像经过极坐标变换后得到规整的刻度序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李竹奇，高会军，于金泳，孙光辉，肖峰，李博伦，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：