基于圖像識別的手持式數(shù)字多用表自動測試

趙文明 李卓琳 王玲

摘要：針對無通信接口的手持式數(shù)字多用表無法進行自動測試的問題，提出了一種基于圖像識別的方案，采用攝像頭獲取多用表顯示屏圖像，進而通過圖像處理，得到多用表顯示屏顯示數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了手持式數(shù)字多用表的自動測試。通過自動測試，有效地提升了工作效率，同時也減少了因人為因素導致的出錯概率。

關鍵詞：自動測試；手持式數(shù)字多用表；圖像識別

中圖分類號：TP312文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2018）22-60-3

0引言

對于手持式數(shù)字多用表，由于不具備數(shù)據(jù)通信接口，所以現(xiàn)有的測試方法就是手動測試和人工記錄數(shù)據(jù)，同時由于手持式數(shù)字多用表功能和檔位較多，測試數(shù)據(jù)也比較繁多[1]，測試1臺手持式數(shù)字多用表需要比較長的時間，而手持式數(shù)字多用表作為日常使用的儀表，數(shù)量又比較繁多，所以對于測試人員來說，測試手持式數(shù)字多用表是一項比較繁重的工作。為此，提出了一種基于圖像識別的手持式數(shù)字多用表的自動測試方案，通過圖像識別來解決手持式數(shù)字多用表無通信接口的問題，從而實現(xiàn)了手持式數(shù)字多用表的自動測試和數(shù)據(jù)的自動處理，一方面提升了工作效率，降低了測試人員的工作強度；另一方面，避免了人工記錄數(shù)據(jù)及手動處理數(shù)據(jù)的出錯概率。

1系統(tǒng)硬件組成

系統(tǒng)硬件組成如圖1所示，計算機用于運行測試程序。①通過GPIB電纜程控多功能校準器用以提供標準信號輸出，如電流和電壓等；②通過測試線纜提供給被測手持式數(shù)字多用表；③通過LAN口控制攝像頭獲取圖像，攝像頭獲取被測多用表顯示面板；④圖像識別獲取多用表讀數(shù)；計算機外連打印機，用于自動測試結(jié)果的輸出。

2系統(tǒng)軟件設計

在完成了儀器硬件連接后，接下來就是進行軟件程序的設計，本系統(tǒng)軟件框架采用VEE軟件平臺[2]，主要考慮VEE屬于圖形化編程語言，可以在一定程度上減少程序的開發(fā)時間，使得用戶可將精力集中于軟件方案的解決上，而不是程序編寫上面。同時考慮VEE在圖像處理方面的不足，采用VEE調(diào)用Matlab語句，通過Matlab程序，實現(xiàn)圖像處理，完成圖像識別的功能。

多用表自動測試程序流程如圖2所示。打開程序后，點擊開始，通過選擇菜單選擇相應的多用表型號，程序會根據(jù)選擇的多用表型號，自動打開相應型號對應的原始記錄模板，同時根據(jù)相應型號多用表的參數(shù)類型，開始進行相對應的參數(shù)測試，當該參數(shù)測試完成后，程序會判定是否進行新的參數(shù)測試，如需要進行新參數(shù)測試，則選擇到新的參數(shù)項目，完成相應參數(shù)的測試，當所有參數(shù)測試完成后，程序退出。

2.1圖像處理

在程序運行前，首先固定攝像頭和手持式多用表的位置，然后調(diào)節(jié)攝像頭的焦距及曝光時間，使攝像頭可以獲取清晰的多用表顯示屏圖像，進而才能有效地識別多用表讀數(shù)。程序運行后，當需要讀取多用表讀數(shù)時，程序調(diào)用圖像處理子函數(shù)。

圖像處理子函數(shù)程序流程如圖3所示，調(diào)取子函數(shù)后，首先獲取圖像，由于攝像頭采用的是彩色攝像頭，所以獲取的圖像為彩色圖像，為了方便后期的圖像處理，對圖像進行灰度化處理[3]，將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像。隨后采用閾值的方法，對灰度圖像進行二值化處理，進而濾除了背景雜波等。為了得到效果更好的圖片，在完成二值化后，對圖片進行濾波處理，得到更適合后期分割與識別的圖像。在完成以上對圖片的基本處理后，接下來就可以進行圖像截取、圖像邊緣去除、字符分割及識別。

2.2圖像截取

由于在實驗室環(huán)境下，被測數(shù)字多用表位置固定，所以多用表顯示屏在獲取圖像中的位置固定，為了簡化程序設計，圖像截取采用手動方式進行，在程序第一次處理圖像時，手動獲取多用表顯示屏在圖像中的位置信息[4]，并將這個位置信息保存在程序中，在接下來的程序運行中，按照位置信息，直接將多用表顯示屏截取出來，做接下來的圖像處理。

2.3圖像邊緣去除

在獲取了多用表顯示屏圖像后，圖像除了需要識別的字符區(qū)域外，還有邊緣空白或邊緣雜波，為了接下來進行字符分割與識別，需要把字符區(qū)域提取出來，邊緣去除采用圖像點統(tǒng)計的方法進行，在橫向和縱向分別進行像素點掃描，統(tǒng)計像素值的和[5]，以此確定需要識別的字符區(qū)域的橫向起止位置及縱向起止位置，將需要識別的字符區(qū)域提取出來，如圖4所示。

2.4字符分割及識別

從圖4提取出的圖像可以看出，字符間在橫向存在間隔，對圖像做像素垂直投影。峰值區(qū)域為字符區(qū)域，可以根據(jù)垂直投影[6]，分割出每一個字符。字符被分割出來后，對分割后的字符做歸一化處理，隨后根據(jù)字符的特征，將字符圖像識別為字符[7]，隨后根據(jù)字符順序，將識別后的字符組合起來，作為識別結(jié)果并輸出，完成圖像識別的整個過程，如圖5所示。

2.5數(shù)據(jù)處理

對于不同類型和不同型號的數(shù)字多用表，設計不同的數(shù)據(jù)測試模板，根據(jù)模板的參數(shù)來設置多功能校準器的輸出，從而實現(xiàn)數(shù)字多用表不同參數(shù)的測試。在完成某一參數(shù)測試后，對多用表顯示屏參數(shù)進行圖像處理識別后，數(shù)據(jù)存放到測試模板中，同時計算測試數(shù)據(jù)與標準數(shù)據(jù)的偏差，與儀器極限偏差進行對比，判定測試結(jié)果是否合格。在完成所有參數(shù)測試后，程序自動將填寫了測試結(jié)果的模板文件另存[8]，作為該手持式數(shù)字多用表的原始記錄，同時可以選擇生成證書，從而完成整個手持式數(shù)字多用表的測試過程。

3結(jié)束語

本系統(tǒng)通過圖像識別的方式，實現(xiàn)了無通信接口的手持式數(shù)字多用表的自動測試，一方面提升了自動化測試效率，另一方面也減少了人為誤差的出現(xiàn)。在接下來的工作中，考慮設計驅(qū)動裝置，將多用表旋鈕切換實現(xiàn)自動化，同時考慮將圖像識別用于其他類無通信接口儀器的測試中，從而有效地提高工作效率。

參考文獻

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