儀表指針運動狀態(tài)的檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明所述的儀表指針運動狀態(tài)的檢測方法，其目的在于解決有技術(shù)存在的問題而基于計算機數(shù)據(jù)采集與圖像處理手段，依靠圖像視覺識別技術(shù)而實現(xiàn)指針的自動測速，通過分析指針在平穩(wěn)運行階段的速度波動情況判斷指針運行的穩(wěn)定性，實現(xiàn)對指針運動狀態(tài)的檢測。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(chǔ)上，計算出指針旋轉(zhuǎn)的中心點O、每個指針重心點W的方位角，以及指針在平穩(wěn)運行階段的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Vi；通過判斷瞬時速度Vi是否超出允許的范圍，以評價儀表指針的運動狀態(tài)是否存在異常。
【專利說明】儀表指針運動狀態(tài)的檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明所述的儀表指針運動狀態(tài)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(shù)】
[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(zhuǎn)表現(xiàn)，其主要包括儀表的靈敏性、抗干擾能力、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性等方面。汽車儀表的動態(tài)特性是反映汽車在實際運行狀況下儀表指針的運轉(zhuǎn)表現(xiàn)，其中指針運動的平穩(wěn)性是體現(xiàn)動態(tài)特性的重要指標。影響指針運行平穩(wěn)性的因素比較多。如在裝配指針過程中未掌握好壓針的位置和方向，針軸和指針不垂直，使得針尖部分在某個位置和儀表盤表面接觸。當指針運動到該位置時，指針受到儀表盤的阻力作用，其旋轉(zhuǎn)速度會明顯變慢，出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象，破壞了指針運行的平穩(wěn)性。另夕卜，指針的旋轉(zhuǎn)一般都由電機驅(qū)動，電機驅(qū)動程序的不完善，也會導致指針的運行出現(xiàn)比較大的波動。
[0003]目前，有關(guān)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)未對儀表指針的動態(tài)特性明確地做出量化規(guī)定，國內(nèi)汽車儀表生產(chǎn)企業(yè)缺少相關(guān)可參考執(zhí)行的檢測方法或執(zhí)行尺度，動態(tài)特性的檢測主要依靠人工進行。具體步驟是首先通過汽車儀表信號發(fā)生器模擬傳感器發(fā)出穩(wěn)定的信號。由于傳感器類型不同，模擬的信號類型也不一樣，主要包括車速脈沖、發(fā)動機轉(zhuǎn)速脈沖、油量傳感器液位電阻值及水溫電阻等等。儀表接收到信號之后，指針開始運動，一般情況下會經(jīng)過啟動加速、平穩(wěn)運動、和減速停止三個階段。人通過肉眼觀察指針在平穩(wěn)運行階段轉(zhuǎn)速的變化，判斷其運動過程的平穩(wěn)性。這種判定方法主觀性較強，誤差比較大，準確性不夠。
[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(shù)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(zhuǎn)角度，然后再根據(jù)該實際偏轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)計算出對應的實際參數(shù)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(shù)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(nèi)做出判斷，無法客觀的體現(xiàn)指針在平穩(wěn)運動階段的運動狀態(tài)，因此此類方法僅是靜態(tài)指示合格率的檢測方式，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(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所述的儀表指針運動狀態(tài)的檢測方法，其目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而基于計算機數(shù)據(jù)采集與圖像處理手段，依靠圖像視覺識別技術(shù)而實現(xiàn)指針運動速度的自動測算，從而提高檢測指針運動狀態(tài)的準確性。
[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、到達多個檢測點時間的計算能力，從而提高整個檢測數(shù)據(jù)結(jié)果的準確性。
[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，所述的儀表指針運動狀態(tài)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(zhuǎn)動過程中采取攝像手段連續(xù)地獲取反映指針實際轉(zhuǎn)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重心點W變化過程的基礎(chǔ)上，計算出指針旋轉(zhuǎn)的中心點O、每個指針重心點W的方位角，以及指針在平穩(wěn)運行階段的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Vi ； [0013]通過判斷瞬時速度Vi是否超出允許的范圍，以評價儀表指針的運動狀態(tài)是否存在異常。
[0014]更為完整與優(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(guān)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(zhuǎn)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，確定指針在平穩(wěn)運行階段的方位角范圍[Atl, An]，并計算在該范圍內(nèi)指針的瞬時速度Vi ;即對應于時間點T1、由方位角Ai確定的瞬時角速度；
[0019]S5，對瞬時速度Vi進行判斷，求得已測所有瞬時速度的平均速度值?7,判斷Vi是否存在于由F確定的允許范圍之內(nèi)。
[0020]較為優(yōu)選的瞬時速度計算方式是，在指針方位角范圍[AmAJ之內(nèi)，時間點凡所對應的方位角為Ai,在時間點Ti的瞬時速度Vi=(A1-Ap1)Z(T1-1V1)，其中T1-1^1為連續(xù)兩張儀表盤圖像采樣的時間間隔；
[0021]針對檢測結(jié)果允許范圍的定義與實際檢測手段有，對瞬時速度Vi進行判斷，首先，計算出平均速度
【權(quán)利要求】
1.一種儀表指針運動狀態(tài)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(zhuǎn)動過程中采取攝像手段連續(xù)地獲取反映指針實際轉(zhuǎn)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重心點W變化過程的基礎(chǔ)上，計算出指針旋轉(zhuǎn)的中心點O、每個指針重心點W的方位角，以及指針在平穩(wěn)運行階段的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Vi ； 通過判斷瞬時速度Vi是否超出允許的范圍，以評價儀表指針的運動狀態(tài)是否存在異堂巾O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表指針運動狀態(tài)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(guān)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(zhuǎn)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，確定指針在平穩(wěn)運行階段的方位角范圍[Atl, AJ，并計算在該范圍內(nèi)指針的瞬時速度Vi ;即對應于時間點1\、由方位角Ai確定的瞬時角速度； S5，對瞬時速度Vi進行判斷，求得已測所有瞬時速度的平均速度值^，判斷Vi是否存在于由P確定的允許范圍之內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儀表指針運動狀態(tài)的檢測方法，其特征在于:在所述S4階段中的計算指針瞬時速度Vi,是在指針方位角范圍[Ac^An]之內(nèi)，時間點Ti所對應的方位角為Ai,在時間點Ti的瞬時速度Vi=(A1-Ap1)Z(T1-1V1)，其中T1-1V1為連續(xù)兩張儀表盤圖像采樣的時間間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的儀表指針運動狀態(tài)的檢測方法，其特征在于:在所述


_ I !TS5階段中，對瞬時速度Vi進行判斷，首先，計算出平均速度^ = ，再計算標準差估值


"卜IS=然后判斷Vi中是否有不在<F7-3s，F(xiàn)+3s>范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)；若有，則說明指針的運動狀態(tài)存在異常。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的儀表指針運動狀態(tài)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(zhuǎn)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=2 31-W
ff=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)、I (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。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的儀表指針運動狀態(tài)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
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的儀表指針運動狀態(tài)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】G01D18/00GK103697929SQ201310744921
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】馬勇男, 車秀玉, 呂清寶, 王曉波 申請人:青島東田汽車電子科技有限公司