[發(fā)明專利]一種全自動攝像式水表檢定系統(tǒng)及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410173558.X
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103954334B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚華雄;李乾坤;李揚;熊婷;羅小強
• 申請（專利權(quán)）人: 華中師范大學
• 主分類號: G01F25/00
• 分類號: G01F25/00
• 代理公司: 武漢天力專利事務(wù)所42208
• 代理人: 吳曉穎

1.一種全自動攝像式水表檢定系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括圖像采集裝置、水流控制裝置和控制臺；

所述圖像采集裝置，用于獲取水表表盤的圖像數(shù)據(jù)；圖像采集裝置包括攝像機、傳輸線及固定裝置，使用時將攝像機通過固定裝置固定于水表正上方，攝像機通過傳輸線與控制臺連接，將拍攝的圖像傳至控制臺；

所述水流控制裝置，用于控制水流大小及水流閥門的開關(guān)；水流控制裝置包括儲水罐、與水管相連的電磁閥、控制電磁閥的串口繼電器、稱取儲水罐質(zhì)量的串口稱重器，所述串口稱重器和串口繼電器與控制臺連接，串口稱重器將稱取的儲水罐的質(zhì)量讀數(shù)傳至控制臺；

所述控制臺，用于控制串口繼電器、獲取串口稱重器讀數(shù)、處理攝像機傳來的圖像數(shù)據(jù)、存儲各接收數(shù)據(jù)；控制臺為一臺至少包含兩個串口的計算機。

2.一種如權(quán)利要求1所述的全自動攝像式水表檢定系統(tǒng)的工作方法，其特征在于該方法包括以下步驟：?

（1）檢定員將待檢定水表安裝到檢定臺上，根據(jù)待檢定水表的型號選擇樣板水表照片，選擇指針類型，控制臺根據(jù)樣板水表照片、指針類型分別制作該樣板水表的各個指針指向各個讀數(shù)時的水表模板圖片及其配置文件，該模板配置文件中包含樣表指針形狀代碼、指針回轉(zhuǎn)中心在圖片中的坐標、表盤中心在圖片中的坐標信息；在控制臺上點擊開始檢定按鈕，控制臺啟動檢定程序；

（2）控制臺向攝像機發(fā)出控制信號控制攝像機拍攝各個水表的表盤圖像并傳輸至控制臺，控制臺獲取水表的初始讀數(shù)，同時控制臺通過串口稱重器獲取儲水罐質(zhì)量讀數(shù)；

（3）控制臺向串口繼電器發(fā)出控制信號控制其打開水管的電磁閥，儲水罐開始儲水，在水表通水轉(zhuǎn)動過程中，通過攝像機和串口稱重器實時獲取當前水表讀數(shù)與儲水罐質(zhì)量，當儲水罐質(zhì)量差達到設(shè)定值后控制臺發(fā)出控制信號關(guān)閉電磁閥；

（4）控制臺通過上述步驟獲取的水表讀數(shù)與儲水罐質(zhì)量數(shù)據(jù)計算水表誤差，并存入數(shù)據(jù)庫。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全自動攝像式水表檢定系統(tǒng)的工作方法，其特征在于控制臺獲取水表讀數(shù)的流程如下：

第一步，控制攝像機拍照，拍攝各個水表的表盤圖像并回傳至控制臺；

第二步，對實時獲取的水表表盤圖像進行預(yù)處理，利用像素RGB值三個分量的比例關(guān)系識別出各個指針所在像素；

第三步，將經(jīng)步驟二處理后的圖像再進行開、閉運算，每個指針所在的連通域坐標與模板配置文件中的樣表指針坐標做比較，得出連通域與指針的對應(yīng)關(guān)系；

第四步，利用模板圖片依次對每個指針進行模板匹配操作，分別得出各個指針讀數(shù)，再綜合得出實時待檢定水表讀數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全自動攝像式水表檢定系統(tǒng)的工作方法，其特征在于控制臺計算水表誤差的流程如下：

第一步，建立直角坐標系，橫軸為拍攝水表圖像時所對應(yīng)的儲水罐質(zhì)量，縱軸為水表讀數(shù)；

第二步，將水表通水過程中獲取的每張圖片所對應(yīng)的儲水罐質(zhì)量和水表讀數(shù)錄入上述坐標系，形成一系列坐標點；

第三步，每一個坐標點都對應(yīng)著一組通過該點的直線，如通過點????????????????????????????????????????????????的直線方程可表示為??

???????????????????

其中為原點到直線的距離，θ為直線的傾角，通過計算經(jīng)過每個像素點的直線組，就可以在圖像中找到一條包含像素點最多的直線，

在Hough變換操作中，Hough數(shù)組用來記錄通過每個像素點的直線數(shù)目，將數(shù)組表示為一張方格圖，方格圖的x軸共有xcell個小格，y軸共有ycell隔小格，Hough數(shù)組的大小為

?????????????????

x軸每個小格代表的每次采樣直線所經(jīng)過的角度間隔大小為

??????????????????

方格圖的y軸表示原點到目標直線的距離，每個小格代表的距離大小為1，

從圖像的左下角，按照從左到右、從下到上的順序進行逐點掃描，對于每個掃描到的坐標點按照斜率從minAngle到maxAngle每次加1，進行如下運算

???

???????

其中是對進行取整操作后所得，angle為當前運算的角度，i和j分別為當前坐標點的橫坐標和縱坐標，

接下來遍歷Hough數(shù)組，按照數(shù)組值的大小找出得票最多的直線，則可獲得直線的方程，設(shè)此直線方程式為，其中為斜率，則當前水表的誤差為。