指针式仪表数据智能采集系统设计
表盘定位与自动读数的指针式表计数值识别方法及系统

表盘定位与自动读数的指针式表计数值识别方法及系统表盘定位与自动读数的指针式表计数值识别方法及系统导言表盘定位与自动读数的指针式表计数值识别方法及系统是一种基于计算机视觉和图像处理技术的创新应用,能够有效实现对指针式表盘上的计数值进行自动识别和读数。
这一系统的出现不仅提高了读数的准确性和效率,而且极大地减轻了人力成本。
本文将从简单介绍表盘定位与自动读数的基本原理入手,逐步深入探讨其背后的核心技术和重要应用,以及对这个主题的个人观点和理解。
一、表盘定位与自动读数的基本原理1. 表盘定位:表盘定位是指通过计算机视觉技术中的图像处理和模式识别算法,对表盘上的指针进行精确定位。
这一步骤的关键是准确识别表盘的形状和位置,并将指针定位在正确的位置上。
基于图像处理的表盘定位方法可以分为两类:特征匹配和模板匹配。
特征匹配方法通过提取表盘上的独特特征点,将其与预先构建的特征库进行匹配,从而确定表盘的位置。
模板匹配方法则是通过事先定义并保存表盘的模板图像,再将其与采集到的实时图像进行比对,以获取准确的表盘位置。
2. 自动读数:自动读数是指通过计算机视觉技术对表盘上指针的位置进行识别,并将其对应的计数值自动输出。
在表盘定位的基础上,自动读数主要涉及指针检测和计算值的提取。
指针检测是指通过图像分割技术将指针与表盘分离,并对指针进行形状检测和边缘检测,以获取准确的指针位置。
计算值的提取则是通过图像处理和数值计算技术,将指针的位置转换为对应的计数值。
二、表盘定位与自动读数的核心技术1. 计算机视觉技术:计算机视觉技术是表盘定位与自动读数的核心技术之一。
它主要包括图像采集、图像处理、特征提取和模式识别等多个方面。
图像采集是指通过摄像机等设备获取表盘的实时图像,为后续处理打下基础。
图像处理则是对采集到的图像进行去噪、增强、分割等操作,以提高图像质量和准确度。
特征提取则是通过算法和数值计算,获取表盘上的关键特征信息,以辅助指针的定位和识别。
智能仪器-第4章 数据采集系统设计

1
2
n
从上式可见DAC的基本结构部件应包括一个基准电压源Vr;一个按二进制加权 的网络系统,一个受输入数码各位控制的开关系统.ai为1时与该位对应的开关接通; ai为0时则断开;一个求和器,把有关各位的权电压相加。因为电流相加比电压相加 更容易实现 。
a1 I 1 a2I 2 a nIn
……
R
+ A
V0
图中A是运放。必须十分仔细选择运放,应使它对DAC性能的影响尽可能减小。后 面对此将详细讨论。下图并行DAC的功能框图
2R
22 R
… Vr …
R
A +
V0
2n R
并行DAC的功能框图
Vr 2i R 电路中利用权电阻把基准电压Vr变为权电流 。起通断作用的开 关被各自相应的二进制输入位所控制。根据该位是1或0,开关接通断开相应的 权电流是否送到放大器与其他位的权电流相加。 Ii
§4.3 数/模转换器(DAC)
DAC是一种把数字信息转换为模拟信息的器件,它既包含有数字电路部分, 又包含有模拟电路部分,因此是一种混合系统。 一个二进制的数字,如果有n位,则有2n个二进制的组合。因此,DAC就要 具备2n个分立的模拟电压或电流,与不同的数字一一对应,这2n个模拟量通常用一 个非常稳定的基准电压Vr通过网络而得到。 网络可以由电阻和开关组成,也可以由电容和开关组成,因此而构成不同工 作原理的DAC类型,本节将阐述这些不同类型DAC的原理,特性参数、参数的测 试方法及其应用。
当输入模拟 信号随时间而变 化时,代表被量 化了的信号将呈 阶梯状,如右图 所示:
指针式仪表数据智能采集系统设计

摘
要 系统 采 用 A S D P—B 5 3 P A E 1 6 14 8架构 ,可 实现 图像 采 集 、 指 针 仪 表 识 别 与 读 数 、数 据 传 输 F 3 +F G P C T 4 C
等 功 能 。D P通 过 对 采 集 到 的 图像 进 行 灰 度 变换 、 边 沿检 测 以 及 H uh变 换 等 处 理 后 , 实现 对 指 针 式 仪 表 表 盘 的 识 S og
W a g Yi Zh o Jng, W e iin n , a i n Shx a g
( c ol fE et ncE gn eig S h o o lcr i n ie r ,Xiin U iesy,Xin7 0 7 ,C ia o n da nvri t ’ 1 0 1 hn ) a
10 7 2 (0 10 0 3— 5 07— 8 0 2 1 )3— 1 0
De i n o he I t li e tDa a Ac iii n S se f r t e Po nt r I s r m e sg ft n e lg n t qu sto y t m o h i e n t u nt
指针式仪表自动识别装置的设计

指针式仪表自动识别装置的设计丁婵;温宗周;刘丹【摘要】针对指针式仪表人眼读数效率低,不能转化成数字信号输入计算机,提出一种基于Hough变换的指针式仪表自动判读方法.该方法运用图像减影技术,通过调节图像分辨率实现指针的检出,再利用Hough变换做峰值检测、线检测和链接,通过转换偏转角度的基线位置,确定出仪表指针的读数.实验表明,该方法能快速有效地完成指针式仪表的自动判读,且最大不确定度明显优于人眼的识别,具有较高的精度.%Due to the problem of the analog meter signal can not be converted into digital signal input into computer,and the low efficiency of the human eye for the analog meter reading, a method was developed based on the Hough transform for pointer instrument identification. The gauge board image was gained from CCD and transformed into digital signal, extracting two pointers by adjusting the image resolution with Image Subtraction. By using Hough transformation to peak detection, line detection and link,with transferring the position of the baseline, the date of point instrument has been identified. The higher precision of the operator has been proved by the experiment. And the maximum uncertainty of the pointer's position in the analog instruments is less than the discrimination of the human eye.【期刊名称】《西安工程大学学报》【年(卷),期】2011(025)001【总页数】4页(P78-81)【关键词】减影技术;Hough变换;基线【作者】丁婵;温宗周;刘丹【作者单位】西安工程大学,电子信息学院,陕西,西安,710048;西安工程大学,电子信息学院,陕西,西安,710048;南方医科大学,生物医学工程学院,广东,广州,510515【正文语种】中文【中图分类】TP335在大多数测试与控制系统中,都不可避免地会用到各种各样的仪表.数字式仪表精度高、易读,部分指针式仪表已经被其所替代.但是当被测量数值快速变化或来回波动时,数字式仪表的示值会相应的快速变化而不易读数.而且,如果控制显示时间间隔,就会忽略期间的变化细节.在这一点上,指针式仪表占有明显优势,它可以直观地反应出测量值的变化范围,且具有结构简单,安装维护方便,不受磁场干扰,可靠性高,价格便宜等优点.因此,指针式仪表仍发挥着不可替代的作用[1].为了使指针式仪表实现自动判读并转换成数字信号,输入计算机,王博等[2]利用指针图像的先验特征,构造了基于空间相关和灰度相关的邻域平滑算子,运用阈值减影算法,实现了指针的检出.任光龙[3]基于传统熵最大法,提出了一种改进算法,以实现指针式仪表的快速分割.罗大成等[4]针对表盘面与镜头面不平行的问题,设计了一种景深校平函数,解决了指针误判问题.本文就WXC10型电流测量仪表,提出了一种基于Hough变换并通过转换偏转角度的基线位置确定指针度数的检定方法,以提高检定效率和精度.采用减影原理实现指针定位及回转中心的确定.对同一表盘指针处于不同位置的两幅图像的像素灰度值对应相减,由于除指针外两幅图像的背景部分像素的灰度值基本相同,因此,相减后除指针处外,其他像素的灰度值接近于零而指针处值为正或负.根据相减后图像的直方图,选择一个合适的阈值,调整图像的对比度,从而使图像指针得以检出.理想情况下,只有两幅原始图像指针处的像素变白,然而,由于干扰的影响,会出现个别孤立的白色像素点[5].原始图像如图1所示,检出的指针图像如图2所示.1.2.1 使用Hough变换做峰值检测使用Hough变换做线检测和链接的第一步是峰值检测.Hough变换做峰值检测后的图像如图3所示.由于Hough变换的峰值一般都位于多个Hough变换单元中,其解决方法为(1)找到包含有最大值的Hough 变换单元并记下它的位置.(2)把第一步中找到的最大值点的邻域中的Hough变换单元设为零.(3)重复该步骤,直到找到需要的峰值数时为止,或者达到一个指定的阈值时为止[6].1.2.2 使用Hough变换做线检测和链接直线检测的具体算法为利用Hough变换将原始图像中给定直线上的所有点都集中到变换空间的某个点形成峰值,再寻找峰点累加数的最大值即可确定出指针所在直线y=kx+b.知道了斜率k,结合事先选定的初始化仪表模板,就可以确定指针与零刻度线的偏转角度,从而计算出仪表的读数[7].Hough变换做线检测如图4所示.由于经过Hough变换后通过计算结果所示角度可知,表盘中指针回转基线处于中轴线处,且角度值是基线以左为负值而基线以右为正值.为了方便计算,使基线由竖直方向转换到水平方向,做了如下变换:即判断角度数值与0的大小.若角度数值小于零即a≤0,则保留原数值使得ai=a;若角度数值大于零即a>0,则用原数值减去180使得ai=a-180.以电流表表盘为例,以表盘圆心为原点建立直角坐标系.指针表量程为0~100μA,指针与x轴的夹角为θ( -135°≤θ≤ -45°),设所求的指针读数为x,则x/100=( -45 -θ)/90,而θ=ar ctank,所以有x=( -45-θ)/0.9.这样即可计算出仪表指针示数.表1为结果统计表,将人眼观测值和计算机读取的理论值进行了比较.图5观测值与计算值折线图中,实线表示观测值,虚线表示理论计算值.由表1观测值与计算值的比较结果以及图5观测值与计算值折线图可以得出,图5(a)中肉眼观测值分别为6,19,22,理论计算值分别为 7.222,19.444,22.222;图 5(b)中肉眼观测值分别为 98,100,100,理论计算值分别为 98.333,100,100;图5(c)中肉眼观测值分别为0,60,50,理论计算值分别为0,62.222,50.经过计算机识别得出的理论值可以精确到小数点后3位,而通过人眼得出的实际观测值只能估读到整数位.由此可见,运用数字图像处理技术进行指针式仪表的自动判读、具有精度高、速度快等特点.而人眼读数不仅受检测人员的操作经验、操作习惯和精神状态等其他主观因素的影响,而且还存在着劳动强度大、生产效率低、检测误差大、可靠性差等问题.此类误差的误差值可能很大,且无一定的规律.经大量试验数据得出此方法的正确识别率为95.98%本文以数字图像处理理论为基础,根据WXC10型电流测试仪表表盘刻度均匀分布的这一特点,利用Hough变换寻找峰值点累加数的最大值并确定出指针所在直线y=kx+b.通过表盘中指针回转基线的转换,结合选定的初始化仪表模板,确定出指针与零刻度线的偏转角度,从而计算出仪表的读数.Key words:subtraction radiography;Hough transform;baseline【相关文献】[1]赵艳琴,杨耀权,田沛.基于计算机视觉技术的指针式仪表示值的自动判读方法研究[J].电力情报.2001(3):39-42.[2]王博,秦岭松.基于计算机视觉的指针式仪表自动检测系统[J].计算机工程,2005,31(11):19-21.[3]任光龙.指针式仪表图像的快速分割法研究[J].计算机工程与设计,2005,26(3):790-792. [4]罗大成,王仕成,曾洪贵,等.指针式仪表识别系统的设计[J].激光与红外,2007,37(4):377-380.[5]杨耀权,赵艳琴,何晓燕,等.基于计算机视觉技术的指针式仪表自动检定方法[J].仪器与仪表学报,2001,22(3):233-234.[6]李凯南.基于Hough变换的指针式仪表的自动判读[J].现代电子技术,2006(14):18-20. [7]GONZALEZ R C.数字图像处理(MATLAB版)[M].北京:电子工业出版社,2007:296-302. [8]马玉珍,胡亮,方志强,等.计算机视觉检测技术的发展及应用研究[J].济南大学学报:自然科学版,2004,18(3):222-227.[9]陈杰来,尤丽华,张秋菊.数字图像处理技术在指针式仪表读数系统中的应用[J].江南大学学报:自然科学版,2005,4(6):611-614.[10]CORREA F Alegria,CRUZ A Serra.Automatic calibration of analog and digital measuring instruments using computer vision[J].IEEE Tran Instrum Meas,2000,49(1):94-99.[11]CORREA Alegria F,CRUZ Serra puter vision applied to the automatic calibration of measuring instruments[J].Measurement,2000,28(11):185-195. Abstract:Due to the problem of the analog meter signal can not be converted into digital signal input into computer,and the low efficiency of the human eye for the analog meter reading,a method was developed based on the Hough transform for pointer instrument identification.The gauge board image was gained from CCD and transformed into digital signal,extracting two pointers by adjusting the image resolution with Image Subtraction.By using Hough transformation to peak detection,line detection and link,with transferring the position of the baseline,the date of point instrument has been identified.The higher precision of the operator has been proved by the experiment.And the maximum uncertainty of the pointer's position in the analog instruments is less than the discrimination of the human eye.。
指针式仪表图像数据采集与显示系统的设计及实现

2 . 1 图 像 采 集 与 存储 硬件 设 计 摄 像头图像采集 电路采用 2 4 MH z有 源 晶 振 为 0 V 7 6 7 0提 供 系统 时钟 , 采 集 和输 出 的数 据 量 大 且 速 率 很 快 , 如 果 数 据 直 接
存 储在 S D卡 中, S T M3 2从 S D 卡 中提 取 数 据 的 速 度 慢 而 且 过 程 复杂 ,微 处 理 器 与 摄 像 头 间 的数 据 传 输 速 率 不 匹 配 导 致 处 理 的 数据 不 能 实 时更 新 , 出 现 处 理 误 差 。为 了解 决 这 一 问题 , 系 统
图 1 系 统 框 图
图 像 采 集 的 摄 像 头 选 用 Omi n i s r i s i o n公 司 的 新 型 摄 像 头 模 组 OV 7 6 7 0 , 将 图像信 号 转 为数 字 信号 , 采 集 速 度可 达 到 3 0帧/ s ,
有效像素达到 3 0万 , 灵敏 度 高 适 合 低 照 度 应 用 及 低 电压 嵌 入 式
位 闪存 微 控 制 器 。 它 的 主 频 为 7 2 MH z , 在 此 工 作 频率 下 其 处 理
性 能 可达 1 . 2 5 D Mi p s / MH z且 电流 消 耗 仅 为 3 6 mA, 支 持 多 种 低 功耗工作模式 。
图像 采集 和显 示 系统 。
1 系 统 组成 与 工作 原 理
指 针 式 仪 表 图像 数 据 采 集 与 显 示 系 统 的 设 计 及 实 现
指针式仪表图像数据采集与显示系统的设计及实现
P o i n t e r I n s t r u me n t I ma ge Da t a Ac qu i s i t i o n a n d Di s pl a y S y s t e m
《电子科技》2011年总目次

5 14 直升机虚拟仪表 D L设计与实现 .0 L
图像 ・ 码 与软 件 编
1 .1 14 .
5 0 .1 8
石春虎 ,曲红星 ,陈 雷 教学用无线答题统计系统 …………………… 王克 中,宋志超
… … … … … … … … … … … … … … …
一
6. 4 5
6— 7 5 6. 0 6
6. 5 6 6— 9 6
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
3— 1
36 —
3 9 . 3 3 .1
3 8 一l
3 2 — 0 3 2 — 2
3. 7 2
3. 31 3. 4 3
基 于 D P的混沌数字图像 加密与硬 件实现 S 徐小 云,禹思敏 ,徐礼 国 基于 ArGS的气象 电子显示屏管理系统研发 cI 刘小东 ,杨承睿 基 于压缩感知理论 的图像重构技术 ………… 沈 明欣 ,刘文波 指针式仪 表数据智能采集 系统设计 王 怡 ,赵 菁 ,文时祥 人事统计 中的数据处理 和信息挖掘 ………… 刘 缨 ,田 昕 数据容灾技术研究 ……………………………………… 郝 乐 基 于云计算及 图像 内容分析 的医学 图像融合方法 李文娟 ,那 彦 彩 色图像 中射 流轨迹提取算法 的研究 ……… 孙维禄 ,赵 敏 基 于 N tl r 7ft 过滤系统的研究 ……… 齐行程 ,刘文波 eft 一lr ie L i e 基 于 HL A的 Agn 仿真系统设计 et
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一种基于VC﹢﹢的智能仪表数据采集软件设计方案

一种基于VC﹢﹢的智能仪表数据采集软件设计方案一、背景随着科技的发展和智能化的推进,智能仪表在工业生产和生活领域的应用不断扩大。
而智能仪表的数据采集是保证其可靠运行的基础。
因此,本文提出一种基于VC++的智能仪表数据采集软件设计方案。
二、需求分析智能仪表数据采集软件的主要功能是通过串口接收仪表发出的数据,并将其在PC端进行实时显示和存储。
因此,需要完成以下功能:1、串口通信功能——通过串口与智能仪表进行数据交互。
2、数据解析功能——将接收到的原始数据进行解析,得出对应的测量值。
3、实时显示功能——将解析得出的测量值实时地显示在PC 端。
4、数据存储功能——将解析得出的测量值存储在本地。
三、设计方案1、软件架构本设计方案采用C/S结构,即采用客户端和服务端的分布式架构,其结构如图1所示。
图1 软件架构图2、串口通信功能设计本方案采用VC++自带的函数库实现串口通信功能。
具体实现步骤如下:(1)打开串口HANDLE hComm = CreateFile(szPortName, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL); (2)初始化串口DCB dcb;ZeroMemory(&dcb, sizeof(dcb));dcb.DCBlength = sizeof(dcb);dcb.BaudRate = BAUD_RATE;dcb.ByteSize = DATA_BIT;dcb.Parity = PARITY;dcb.StopBits = STOP_BIT;SetCommState(hComm, &dcb);(3)读取数据int iLen = 0;while (ReadFile(hComm, szBuff + iLen, iBytesToRead – iLen,&dwReadBytes, NULL)){iLen += dwReadBytes;}(4)关闭串口CloseHandle(hComm);3、数据解析功能设计本方案采用面向对象和模板方法设计模式实现数据解析功能。
工业指针仪表智能识别系统设计

第23卷第2期重庆科技学院学报(自然科学版)2021年4月工业指针仪表智能识别系统设计唐霞苏盈盈罗妤王艳玲(重庆科技学院电气工程学院,重庆401331)摘要!针对圆形表盘指针仪表需经人工判读、较读数不精确,一套指针智能识别系统。
该用Faster-RCNN法对盘定位,盘,并对度化、Y-Means二值化处理;采用拟直线拟合方法确定指针,采用度法实现读数识别。
实r ,该的读数识别准确率不低于97.87%,可工业应用的精确度。
关键词:指针;Faster-RCNN;定;智能识别中图分类号:TP391文献标识码:A指针式仪表有结构简单、使用维修方便、价格低优点,在工业应用普遍。
,大的指针未实现智能化,仍需人工检定读数,读数误差较大。
研究将面向工业指针智能识别系,高针定位的准确性和实效性,工业需o思:首,Faster-RCNN*1+法对盘定位;然后,采用度化、Y-Mons二值化方法对的预处理;最后,指针定位用虚拟直线拟合的方法。
1仪表定位与读数智能识别系统针对工业用圆形盘针一套智能识别系统,括二大部分:定、指针确定、读数识别。
整个识别系统的流程1o 1.1仪表定位定,采用度学习中的Faster -RCNN方法,可实现在复杂背景下的精确定位o 其作用是,将拍的工业现场去,然后自测盘的位置,定盘的区域o,此区域4数,即绕的文章编号:1673-1980(2021)02-0087-04轴坐标,以及框的宽、高。
通过Faster-RCNN 方法得到这4数的网(见图2)o图1仪表智能识别系统流程图网,首,针到Faster-RCNN网,统一的边收稿日期:2020-10-13基金项目:重庆市技术创新与应用示范项目“深度学习框架下面向氮氧化物减排的垃圾焚烧状态在线监控系统设计”(CSTC2018JSCX-MSYBX0023);重庆市自然科学基金项目“非平行平面下融合表面微分几何复杂场景三体智能视觉研究及应用”(CSTC2018JCYJAX0239);重庆市研究沿探索专项“面向化发电的二噁排放复合方法”(CSTC2019JCYJ-MSXM0220);重庆科技学院硕士研究生创 划项目“面向工业的通用指针智能识别”(YKJCX1920410)作者简介:(1994-),女,在读硕士研究生,研究方向为图像处理。
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指针式仪表数据智能采集系统设计
摘要系统采用ADSPBF533+FPGA EP1C6T144C8架构,可实现图像采集、指针仪表识别与读数、数据传输等功能。
DSP通过对采集到的图像进行灰度变换、边沿检测以及Hough变换等处理后,实现对指针式仪表表盘的识别、指针定位和读数计算,以及指针读数的存储和传输。
系统可通过串口实现组网测量与数据传输。
FPGA接收DSP的指令,实现对COMS摄像头采集控制、键盘
扫描以及各器件的片选信号产生等功能。
利用计算机SQL Server数据库技术编写上位机程序,可对测量数据进行管理和备份。
关键词DSP技术;Hough变换;SQL Serve;数据采集;ADSP-BF533 指针式仪表因具有结构简单、维护方便、不受电磁场干扰、可靠性高、价格便宜等优点,被广泛应用于科学实验和生产中。
仪表检测部门和仪表观测单位在对仪表进行观测时,其读数通常由人工完成。
由于人员视觉误差引起读数误差,且读数速度较慢、劳动强度大、观测周期长、工作效率低、易造成读数精度低、可靠性差、重复率高等问题。
同时,指针式仪表长期使用后,由于表面污损也给人工读数带来了困难。
因此,如何实现指针式仪表的自动判读,提高观测效率和观测精度,就成为需要解决的问题。
随着数字信号处理和数字图像处理技术的不断发展,应用这两种技术设计指针式仪表智能识别的方法受到人们关注,本文采用DSP技术,基于Hough变换的思想,开发了一套指针式仪表数据智能采集系统,实践证明该系统具有读数效率高、读数准确、可靠性高等优点。
1 研究现状20世纪60年代后,随着数字图像处理、模式识别、计算机技术和人工智能理论的不断发展,机器视觉技术取得了较大进步,在许多领域获得了广泛应用。
所谓机器视觉技术,主要用计算机模拟人的视觉功能,从客观事物的图像中提取信息,进行处理并加以理解,最终用于实际检测、测量和控制。
自动化生产过程中,机器。