基于Linux系统的非线性指针式仪表识别研究

对常用的指针式仪表提出了一种新的识别方法,利用标度间隔,分度长与刻度值间的对应关系,识别指针读数,可对线性刻度和非线性刻度的仪表指针“读取”数值。系统采用嵌入式系统设计方案,使用嵌入式Linux为操作系统Qt／Embedded为用户界面开发环境。USB摄像头实时采集表盘图像,初步建立了软、硬件指针仪表图像识别系统,有利于降低成本,增加便利性。     

多指针水表自动识别系统

介绍基于图像处理技术的多指针的仪表自动识别系统的原理、组成和方法。对指针示数的判读算法进行了分析。此系统应用于某自来水公司,取得较好的经济效益。     

基于嵌入式Linux非线性指针式仪表识别系统的研究

对常用的指针式仪表提出了一种新的识别方法,利用标度间隔,分度长与刻度值间的对应关系,识别指针读数．可对线性刻度和非线性刻度的仪表指针“读取”数值。系统采用嵌入式系统设计方案,使用嵌入式Linux为操作系统Qt／Embedded为用户界面开发环境,USB摄像头实时采集表盘图像,初步建立了软、硬件指针仪表图像识别系统．有利于降低成本,增加便利性。     

巡检机器人中的指针式仪表读数识别系统

为了解决智能巡检机器人仪表读数识别中易受光照变化影响、识别精度不高等问题,结合高压变电场中常见指针区域的图像特点,建立了指针式仪表读数高精度识别系统。鉴于巡检机器人的室外工作环境,提出了迭代最大类间方差算法,实现了多种光照条件下仪表图像的指针区域提取。经过分析指针转动和图像特性,提出了基于Hough变换的指针角度识别,推导出指针角度与仪表读数的函数关系。该算法较传统Hough变换角度提取法,增加了指针中心线通过表计中心等约束条件,提高了指针角度提取的精度,降低了搜索数据量和搜索时间。通过大量实验验证所建立的表计读数识别系统可实现室外各种光照条件下表计读数识别,获得95%以上的正确识别率。多组鲁棒性实验分析表明,该系统对光照条件、指针宽度、表盘干扰、拍摄角度(不产生指针阴影)具有较好的鲁棒性,但由于拍摄角度而产生指针阴影时,会引起较大的指针中心线提取和角度计算偏差,从而降低仪表读数识别精度。     

全自动测量轴圆度的V形法测量系统研究

为了寻找一种结构简单、精度高、造价较低而且能全自动地测量轴圆度的方法,本文根据一般V形法的实际应用及测量精度,对一般的V形法测量系统进行了全自动化研究.本文介绍了V形法的测量原理、数据处理方法、全自动V形法测量系统的研究以及主要单元部件的构成.通过计算机控制、直流伺服电机带动被测轴旋转、计数码盘计算被测轴转过的角度、测微头自动拾取测量数据、计算机计算并输出计算结果,能够实现全自动测量轴的圆度,测量精度可达到十纳米级.     

Segmentation-free approaches of computer vision for automatic calibration of digital and analog instruments

A common problem found in the calibration laboratories is the reliability of the results obtained from calibration of instruments, especially when they do not have a built-in communication interface. In this case, the time consuming is increased significantly and the calibration may be subject to human error. Thus, many approaches based on computer vision have been proposed in the literature for automating calibration processes. However, most of them first simplify the images, usually using operations such as segmentation/binarization, for after proceeds the recognition of the digits. The issue lies in the fact that these simplifying operations throw away the rich grayscale information, decreasing the robustness of the algorithms, mainly when the images are affected by illumination changes, noise or JPEG compression. In this paper it was proposed two segmentation-free algorithms for automating the calibration process of digital and analog measuring instruments without built-in communication interface. The first one is based on template matching with normalized cross correlation for reading the display digits and the second uses radial projections and Bresenham algorithm to determine the pointer position in analog instruments. The experimental results showed that the proposed algorithms presented high accuracy and performance and can be used in real time systems applied to calibration processes.     

大面阵CCD图像实时显示系统的设计

为解决基于CameraLink接口的相机必须使用专用采集卡和系统机才能显示的问题,设计了一种结构简单、携带方便的图像实时显示系统。该系统采用2片SDRAM对图像进行交替缓存,并在Xilinx公司的Spatan3系列现场可编程门阵列(FPGA)中完成了较为复杂的主要控制逻辑。将CameraLink输入的图像经过拼接、BIN等预处理后缓存到1片SDRAM,同时按照一定格式以25frame(50field)/s的速度读出另1片SDRAM中的图像,经ADV7300转换成模拟电视信号后送到模拟显示器显示。结果表明,在相机帧频为3.6frame/s时,该系统可以实时显示大面阵CCD数字航测相机拍摄的图像,能观察不同分辨率的图像以及原图像任何部位的细节,并能根据天气条件调整显示亮度以更好地观察图像。该系统只包含1块电路板和1个模拟显示器,已成功应用于4008×5344面阵的CCD数字航测相机中。     

变电站指针式仪表检测与识别方法

受限于复杂的电磁环境,变电站中的大量模拟式仪表需要人工读取示数,不利于变电站自动化管理。而目前针对仪表自动读数方法的研究大多基于预先获取到的高质量图像,其中仪表目标位于图像中央且占比较大,仪表表盘与相机平面平行,这需要大量预先的仪表测量与相机标定工作,不能满足实际电站环境下的使用要求。为解决上述问题,提出了一种完整的变电站指针式仪表的自动检测与识别方法。首先利用卷积神经网络模型检测当前视野下仪表目标的包围框位置,计算其距离视野中央的偏离值与图像占比,据此调整相机位置和缩放倍数。通过透视变换消除表盘平面与相机平面偏差造成的仪表图像畸变,通过霍夫变换检测仪表的表盘与指针,完成仪表读数识别。变电站实际测试实验结果表明,本方法最大读数误差仅为1.82%,对于复杂背景下多类别仪表的自动检测与识别任务具有良好的准确性与稳定性,可满足变电站实际应用需求。     

利用实时光学图像特征提取法测量液相扩散系数

介绍了一种利用非对称液芯柱透镜结合实时光学图像特征提取方法测量液相扩散系数(D)的方法。该方法基于图像采集系统的软件开发工具包对采集系统进行二次开发,并用自编应用软件对图像中特定区域进行亮度及宽度的特征提取。然后,依据图像特征自动寻找出实验所选液体折射率薄层清晰成像点的位置并记录该位置随时间的变化关系。最后,根据Fick第二定律计算出液相扩散系数。采用这种方法,实验研究了室温(25℃)条件下乙二醇在纯水中的扩散过程,测得其扩散系数D=1.164×10-5 cm2/s,与文献报导值的相对误差为0.34%。与直接观察测量法相比较,此方法实现了测量的自动化,避免了人为主观判断误差,具有测量快速、准确,计算耗时短,实验测量结果稳定的特点。     

A measuring method for large antenna assembly using laser and vision guiding technology

In this paper a new conception of a measuring method is proposed to assist precision automatic assembly of large radar antenna. Different from conventional 6-DOF tracking methods, the measuring system decomposes the measurement task into several independent steps. The measuring system consists of a camera, two laser distance meters, two position sensitive detectors (PSD) and an inclination angle sensor. The camera is adopted to guide antenna position and orientation adjustment over a large space. Laser meters and PSD sensor is used to precisely measure the position and orientation of radar antenna. To improve the practicability of measuring system, a robust vision measurement method is proposed. The mathematical models and practical calibration methods for measurement are elaborated. The preliminary experimental results agree with the methods currently being used for orientation and position measurement. The measuring method provides an alternative choice for the metrology in precision assembly. By using the method proposed in this paper, the measuring system can achieve a measurement accuracy of approximately 1 mm, which meets the accuracy requirement of large radar antenna automatic assembly application. Besides, the measuring method provides an alternative solution for large scale metrology which take the environmental impact into account.     

视线跟踪系统中CCD摄像机的自适应调节

分析了视线跟踪系统中光源、摄像机、眼睛角膜及光斑的几何位置关系,提出了眼睛跟踪策略和一种调光、变焦、聚焦相结合的CCD物镜自动调节方法。对捕获图像进行处理,依据图像灰度均值控制光圈,以适应外部环境光强变化;利用SMD算子大步幅快速粗聚焦,提取图像中光斑信息控制云台瞄准、跟踪眼睛,并进行变焦控制,可在用户头肩图像中自动定位眼睛,适应用户头部位置变化;在眼睛区域自动确定检测窗,在检测窗内使用FSWM聚焦算子判断图像清晰度,实现自动聚焦。若图像中能提取瞳孔信息,则依据瞳孔边缘梯度均值实时调整聚焦。实验表明,在不同外部环境光强及用户在不同使用位置情况下,CCD摄像机通过自适应调节,可实时跟踪眼睛并捕获到清晰眼睛图像。     

视觉驱动的语音合成系统中唇形轮廓的正交变换描述

为了能够自动而且快速地获取唇读系统中所必需的唇形轮廓特征,提出了将正交压缩变换的方法用于唇形轮廓的特征提取,并对得到的唇形轮廓曲线进行了分析研究。通过离散傅里叶变换(DFT)和离散余弦变换(DCT)分别得到描述唇形轮廓特征的傅里叶描述子和离散余弦变换描述子,然后将两类描述子作为唇形轮廓的特征向量,采用隐马尔可夫模型(HMM)进行学习和识别。基于独立汉字发音的实验表明:在达到40％的识别率时,刻画唇形轮廓特征所需的离散余弦变换描述子数目为15个,傅里叶描述子数目为20个。在相同的识别效果时,刻画唇形轮廓特征所需的离散余弦变换描述子数目少于傅里叶描述子,可减少数据运算量和运算所需时间。     

“高分二号”上相机和星敏感器相对安装姿态的测量

为了精确测量"高分二号"(GF-2)卫星上相机和星敏感器的相对安装姿态,建立了一套高精度自动化测量系统。针对该系统研究了基于多传感器数据融合的高精度测量算法、基于理论安装数据驱动的自动测量模型、以及基于图像识别的立方镜法线搜索算法。该测量系统主要由二维龙门导轨、精密转台和CCD成像辅助准直的自准直经纬仪构成,通过融合精密转台的转动角度、自准直经纬仪的俯仰角和偏航角等数据计算被测设备安装姿态角度。测量时需先对系统进行标定,制定自动测量规划,然后通过电机驱动使设备自动到达预定位置和角度进行测量。若星上设备安装偏差较大导致被测对象超出自准直经纬仪测量范围时,可启动CCD相机对被测对象局部区域进行搜索识别,并引导自准直经纬仪实现精确准直测量。对测量系统进行了实验验证,结果显示:该系统姿态测量精度可以达到5″,与标准值比对最大偏差为4.1″;该测量系统已用于GF-2卫星的相机和星敏器相对姿态测量中,重复标准差最大为3.5″,满足GF-2对机上设备安装姿态测量精度的需求。     

应用多项式插值函数提高面阵CCD尺寸测量的分辨力

在图像测量系统中，测量的精度主要取决于ＣＣＤ摄像机的分辨率。为提高图像测量系统的测量精度，本文首先提出了一种具有保持边缘特征和滤波功能的十字窗口边缘自动检测算法，并在此基础上，本文又提出了以多项式插值为原理的新的亚像无边缘检测算法，使图像测量系统中的ＣＣＤ摄像机的分辨率提高约６０倍     

多通道多参数电测量仪表的自动检定系统

针对现有电测量仪表检定系统自动化程度不高、检定效率低的缺陷,提出一种基于多功能过程校验的仪表自动检定系统。该系统由配置多串口卡的PC、过程校验仪、PLC和条码扫描枪组成,能自动产生高精度标准信号,自动获取待检定仪表测量值和标准信号值,自动记录、处理检定结果,从而实现电测量仪表的全自动检定。     

采用改进尺度不变特征变换在多变背景下实现快速目标识别

提出一种改进的尺度不变特征变换(SIFT)算法,用于实现多变背景下的快速目标识别。首先,构建目标图像尺度空间,提取SIFT特征点并将其按大小分类,目标识别时只需比较同一类型的特征点。然后,由SIFT特征点子区域方向直方图计算得到4个新角度用于代表特征点的方向信息,并且在目标识别时根据角度信息限制特征点匹配范围,从而提高SIFT算法的运算速度。最后,计算目标图像和待识别图像之间的尺度因子,在尺度因子约束条件下进行目标特征点匹配,从而有效地保证正确匹配数量,提高目标识别的鲁棒性。实验结果表明:当目标在待识别图像中发生局部遮挡、旋转、尺度变化或者弱光照等情况下,改进的SIFT算法能够完成多变背景下快速目标识别任务,平均识别速度提升了40%。     

基于机器视觉的回收电度表智能检别线

基于机器视觉技术,设计了一条带三维坐标摄像装置的回收电度表智能检别线,实现了回收电度表条形码和表计读数自动识别、数据库自动管理、物流自动分选。介绍了机器视觉系统的软硬件构成和工作原理以及检别线运行模式与工作流程,阐述机器视觉技术在回收电度表智能检别中的应用。     

远程抄表系统在智能小区中的实践与应用

为提高莱钢住宅小区自动化管理水平,在莱钢某小区开发水电远程抄表系统,系统自动采集用户水电表的计量数据,并对采集回来的数据进行计算、处理、分析、统计、打印、收费、语音催费等处理,实现了数字化抄表全过程。文章主要介绍了系统组成、功能,以及软硬件设计和安全设计等内容。     

直线位移微机自动测量系统

为了在空间遥感详查相机研制工作中准确、有效地评价像移补偿系统的像移补偿效果,提出了采用分辨率为0.4μm的光栅尺作为像移补偿片台直线位移的检测元件,采用微机实现直线位移自动测量的检测方法并给出了详细设计思路,包括系统的硬件设计和软件设计。系统具有手动采样、定时采样、外同步采样等多种位移数据读取方式,并可以实时计算出像移补偿片台的位移、速度和速度误差。在实际工程检测应用中实现了极限误差优于0.5μm的检测精度。     

无线摄像式智能抄表系统的设计与实现

针对目前电力行业手工抄表实时性差,精度低的特点,设计了一套低成本的无线摄像式智能抄表系统,并详细地分析了该系统的各个组成部分及其工作原理。系统采用定时摄像、无线传输和数字图像识别相结合的方法,用户无需更换已有的传统电能表,只需在现有的电能表上安装摄像与传输模块即可实现无线智能抄表。与手工抄表方式相比,该系统能提高数据采集速度和精度;与常见的一体化智能电表相比,能降低智能电网建设成本,尤其适合在广大的农村地区使用。