儀表指針動態(tài)響應能力的檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明所述的儀表指針動態(tài)響應能力的檢測方法，是基于計算機數(shù)據(jù)采集與圖像處理手段，以設定的關鍵方位角為檢測基準，通過記錄汽車儀表指針從下限到上限的運動過程，以準確地計算出指針到達關鍵方位角At的時間，為精確地評價儀表動態(tài)特性提供最直接的參考依據(jù)。具體地，在識別儀表圖像中的指針、并記錄指針從下限位置到上限位置重心點W變化過程的基礎上，計算出指針旋轉的中心點O、指針在上、下限位置的方位角和關鍵方位角At，以指針到達關鍵方位角At的時間是否在允許的范圍之內來綜合地評價動態(tài)響應能力。
【專利說明】儀表指針動態(tài)響應能力的檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明所述的儀表指針動態(tài)響應能力的檢測方法，涉及諸如汽車儀表盤多種類型參數(shù)值的性能檢測。
【背景技術】
[0002]車輛儀表的動態(tài)特性是反映實際運行狀況下儀表指針的運轉表現(xiàn)，其主要包括儀表的靈敏性、抗干擾能力、運轉平穩(wěn)性等方面。良好的動態(tài)特性要求儀表在及時、準確的反映汽車運行狀況的同時，還要能滿足駕駛員的觀察習慣。動態(tài)響應能力著重體現(xiàn)儀表的靈敏性，主要通過儀表指針對輸入信號的響應時間來判斷。
[0003]目前，有關汽車摩托車用儀表的中華人民共和國汽車行業(yè)標準(QC/T727-2007)已經(jīng)對部分儀表指針的響應時間做了量化規(guī)定，如燃油表指針應在3分鐘內指示到標度尺全弧長的90%以上。國內的汽車儀表生產企業(yè)主要采用人工的方式檢測汽車儀表指針動態(tài)響應能力，具體的步驟是通過信號模擬發(fā)生器發(fā)出從下限值到上限值的階躍信號，并通過人工開始計時；經(jīng)肉眼觀察，當指針運動到指定的刻度位置時，計時結束；最后計算出指針運行的時間。人在判斷指針是否經(jīng)過指定的刻度位置時存在較大的主觀性，觀測角度、習慣、身體狀態(tài)的不同都會影響到檢測結果，因而會存在較大的檢測誤差。
[0004]又如以下在先申請專利ZL201210220880.4，名稱為一種儀表指針指示誤差測量方法及裝置，其技術方案主要是運用計算機圖像處理和識別裝置，通過采用高清攝像裝置采集汽車儀表指針實際指示位置的儀表實際圖像，再通過計算機圖像處理軟件生成儀表指針的實際偏轉角度，然后再根據(jù)該實際偏轉角度數(shù)據(jù)計算出對應的實際速度值及實際誤差值。
[0005]上述專利雖然利用計算機及圖像識別技術來代替人工檢測判斷，但僅能就指針是否最終指示到檢測合格范圍內做出判斷，至于指針是否能在規(guī)定時限內指示到合格的數(shù)值區(qū)域卻無能為力，因此此類方法僅是靜態(tài)指示合格率的檢測方式。進一步地，上述方法未就實際偏轉角度與參數(shù)值的測算過程做出詳細地說明，使得本領域技術人員不能從中直接推導出或是得到有益的啟示，在實施中缺少指導性。
[0006]有鑒于此，特提出本專利申請。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明所述的儀表指針動態(tài)響應能力的檢測方法，其目的在于解決上述現(xiàn)有技術存在的問題而基于計算機數(shù)據(jù)采集與圖像處理手段，以設定的關鍵方位角為檢測基準，通過記錄汽車儀表指針從下限到上限的運動過程，通過判斷指針到達關鍵方位角At的時間是否在允許的范圍之內來綜合地評價動態(tài)響應能力。
[0008]另一發(fā)明目的是，進一步地提高識別指針動態(tài)過程中的位置區(qū)域、到達多個檢測點的時間計算能力。
[0009]發(fā)明目的還在于，所述檢測方法的所有數(shù)據(jù)采集、圖像處理與角度判斷、時間計量均實現(xiàn)計算機控制，無需人工干預、計算與判斷，檢測報告可自動生成。
[0010]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，所述的儀表指針動態(tài)響應能力的檢測方法如下:
[0011]通過計算機控制的信號模擬發(fā)生器向儀表輸入同一參數(shù)指標的多個數(shù)值信號，在指針轉動過程中采取攝像手段連續(xù)地獲得反映指針實際轉動位置的圖像；
[0012]在識別儀表圖像中的指針、并記錄指針從下限位置到上限位置其重心點W變化過程的基礎上，計算出指針旋轉的中心點O、指針在上、下限位置的方位角和關鍵方位角At ；
[0013]從而以指針到達關鍵方位角At的時間是否在允許的范圍之內這一結果，來綜合地評價動態(tài)響應能力。
[0014]較為完整與優(yōu)化的實施過程包括有以下檢測階段:
[0015]SI，攝像獲取的儀表盤彩色圖像，由計算機處理并利用指針與其他表盤元素顏色的差異性，以識別出表盤中指針所在的區(qū)域；
[0016]S2，通過模擬信號發(fā)生器，輸入儀表盤指針下限位置的信號，指針向下限位置運動；計算和記錄每張圖像中指針區(qū)域的重心點W，根據(jù)連續(xù)圖像隊列中最后3幅圖像所確定指針重心之間的位置關系，判斷指針是否已經(jīng)靜止；若已靜止，則停止圖像采集，記錄指針的下限位置；再通過模擬信號發(fā)生器，輸入指針上限位置的信號，使指針從下限位置向上限位置移動；計算和記錄每張圖像中指針區(qū)域的重心點W，運用上述方法判斷指針靜止后，記錄指針上限位置；
[0017]S3，對S2階段中所記錄的指針從下限位置到上限位置的全部重心點W進行圓擬合，以得到指針旋轉的中心點0，以中心點O與某一時刻重心點W的連線為指針即時指向的實際位置，以中心點O與重心點W的連線與水平方向的夾角為指針方位角；
[0018]S4，通過指針在上限、下限位置的方位角，確定檢測指針動態(tài)響應能力的關鍵方位角At ；
[0019]S5，分析S2階段中所記錄的指針從下限位置到上限位置的全部重心點W，找出最先到達關鍵方位角At的指針位置和時間，以生成相應的檢測結論。
[0020]為提高識別、記錄指針動態(tài)轉動過程中某一時刻位置，從而準確地測算出與關鍵方位角At之間的位置關系，可在所述的SI階段中運用HIS模型以識別出指針所在區(qū)域，具體地操作如下:
[0021]在獲取到儀表盤圖像以后，將用于表示儀表盤圖像顏色的RGB模型轉化為HSI模型，具體計算公式如下，
[0022]I = (R+G+B) /3
[0023]S=1-(3*min (R, G，B)) / (R+G+B)
[0024]當B<=G 時，H = W
[0025]當B>G 時，H = 2j1-W
[0026]W = arccos ((2*R_G_B) / (2*sqrt ((R-G) * (R-G) + (R-B) * (G-B)))
[0027]設定好表針H(色度)、S(飽和度)、1 (亮度)的取值范圍，并依據(jù)該取值范圍對表盤圖像進行二值化處理，在該取值范圍的像素點取值為255 (代表白色)，否則為O (代表黑色)；
[0028]統(tǒng)計白色區(qū)域個數(shù)，如果取值為1，則該二值化圖像中的白色區(qū)域為指針；
[0029]如果取值大于1，則該二值化圖像中面積最大的白色區(qū)域為表針，其他為噪聲，消除噪聲的方法是將所有噪聲區(qū)域像素點的灰度值設為O。
[0030]為能夠比現(xiàn)有技術更為準確地測算出指針是否處于靜止狀態(tài)，可在所述S2階段確定指針下限位置過程中，按設定的采樣頻率連續(xù)地獲取儀表盤圖像，將每張圖像二值化，識別出其中的指針區(qū)域，以計算和記錄該區(qū)域的重心點W(Xc，Yc)；
[0031]其中，用I(x，y)表示二值化圖像中在(X，y)位置像素點的取值(O或255)，則有
【權利要求】
1.一種儀表指針動態(tài)響應能力的檢測方法，通過計算機控制的信號模擬發(fā)生器向儀表輸入同一參數(shù)指標的多個數(shù)值信號，在指針轉動過程中采取攝像手段連續(xù)地獲取反映指針實際轉動位置的圖像，其特征在于: 在識別儀表圖像中的指針、并記錄指針從下限位置到上限位置其重心點W變化過程的基礎上，計算出指針旋轉的中心點O、指針在上、下限位置的方位角和關鍵方位角At ； 從而以指針到達關鍵方位角At的時間是否在允許的范圍之內這一結果，來綜合地評價動態(tài)響應能力。
2.根據(jù)權利要求1所述的儀表指針動態(tài)響應能力的檢測方法，其特征在于:包括有以下檢測階段， SI，攝像獲取的儀表盤彩色圖像，由計算機處理并利用指針與其他表盤元素顏色的差異性，以識別出表盤中指針所在的區(qū)域； S2，通過模擬信號發(fā)生 器，輸入儀表盤指針下限位置的信號，指針向下限位置運動；計算和記錄每張圖像中指針區(qū)域的重心點W，根據(jù)連續(xù)圖像隊列中最后3幅圖像所確定指針重心之間的位置關系，判斷指針是否已經(jīng)靜止；若已靜止，則停止圖像采集，記錄指針的下限位置；再通過模擬信號發(fā)生器，輸入指針上限位置的信號，使指針從下限位置向上限位置移動；計算和記錄每張圖像中指針區(qū)域的重心點W，運用上述方法判斷指針靜止后，記錄指針上限位置； S3，對S2階段中所記錄的指針從下限位置到上限位置的全部重心點W進行圓擬合，以得到指針旋轉的中心點O，以中心點O與某一時刻重心點W的連線為指針即時指向的實際位置，以中心點O與重心點W的連線與水平方向的夾角為指針方位角； S4，通過指針在上限、下限位置的方位角，確定檢測指針動態(tài)響應能力的關鍵方位角At ； S5，分析S2階段中所記錄的指針從下限位置到上限位置的全部重心點W，找出最先到達關鍵方位角At的指針位置和時間，以生成相應的檢測結論。
3.根據(jù)權利要求2所述的儀表指針動態(tài)響應能力的檢測方法，其特征在于:在所述的SI階段中運用HIS模型以識別出指針所在區(qū)域，具體地， 在獲取到儀表盤圖像以后，將用于表示儀表盤圖像顏色的RGB模型轉化為HSI模型，具體計算公式如下，
I = (R+G+B)/3
S= 1- (3*min (R, G，B)) / (R+G+B) 當 B <= G 時，H = W 當 B>G 時，H = 2j1-W
W = arccos((2*R_G_B)/(2*sqrt((R-G) * (R-G) + (R-B) * (G-B))) 設定好表針H(色度)、S (飽和度)、1 (亮度)的取值范圍，并依據(jù)該取值范圍對表盤圖像進行二值化處理，在該取值范圍的像素點取值為255 (代表白色)，否則為O (代表黑色)；統(tǒng)計白色區(qū)域個數(shù)，如果取值為1，則該二值化圖像中的白色區(qū)域為指針； 如果取值大于1，則該二值化圖像中面積最大的白色區(qū)域為表針，其他為噪聲，消除噪聲的方法是將所有噪聲區(qū)域像素點的灰度值設為O。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的儀表指針動態(tài)響應能力的檢測方法，其特征在于:在所述S2階段確定指針下限位置過程中，按設定的采樣頻率連續(xù)地獲取儀表盤圖像，將每張圖像二值化，識別出其中的指針區(qū)域，以計算和記錄該區(qū)域的重心點W(Xc，Yc)；其中，用I(x，y)表示二值化圖像中在(X，y)位置像素點的取值(O或255)，則有
5.根據(jù)權利要求4所述的儀表指針動態(tài)響應能力的檢測方法，其特征在于:在所述S3階段中，運用最小二乘法對記錄的所有重心點W進行圓擬合。
【文檔編號】G01D18/00GK103743425SQ201310736798
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權日:2013年12月27日
【發(fā)明者】馬勇男, 呂清寶, 車秀玉, 王曉波 申請人:青島東田汽車電子科技有限公司