CN102628854A - 汽车仪表板检测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种汽车仪表板检测***及方法，所述汽车仪表板检测***首先分别为所述汽车仪表板上的各个仪表产生相应的驱动信号，并将所述驱动信号传输至汽车仪表板上对应的仪表，在所述各个仪表接收到所述驱动信号后，实时的采集所述汽车仪表板上各仪表的图像，对所述图像进行数字解码和模数转换处理，进而对所述图像进行分析处理，识别出汽车仪表板上的各个仪表的指针读数和指示灯状态，将所述指针读数和所述指示灯状态与预设的合格标准比较，并根据比较结果输出检测结果。通过本发明实施例公开的汽车仪表板检测***及方法，改变了人工检测汽车仪表板的弊端，不仅检测结果客观准确，而且大大提高了汽车仪表板的检测效率。

Description

汽车仪表板检测***及方法

技术领域

本发明涉及仪器仪表领域，更具体的说，是涉及一种汽车仪表板检测***。

背景技术

目前，汽车产业已进入高速增长时期。汽车仪表板作为汽车中必不可少的、记录和指示汽车各种数据和状态的工具，其产业也随着汽车市场的增大而不断的发展壮大。

一般情况下，为了保证汽车仪表板的质量，在出厂前，必须对每一块汽车仪表板都进行一次质量终检。终检的项目包括：汽车仪表板上各仪表指针与所有目标刻度间的指示误差、所有的信号报警灯和指示灯是否损坏和漏装。现有技术中，对汽车仪表板进行终检采用人工观测的方法，即由工人目测各仪表指针与刻度间的压线情况及各指示灯、数码管的显示状态，根据目测结果来判断汽车仪表板是否合格。

综上所述可知，现有技术对汽车仪表板进行终检是采用人工目测的方法来判断汽车仪表板是否合格，由于人工目测受主观因素如检验者的观测角度、观测距离及疲劳程度的影响，检测结果误差大、可靠性低，且采用人工对汽车仪表板进行终检，效率低下，不能满足大批量生产汽车仪表板的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种汽车仪表板检测***，以克服现有技术中由于采用人工目测来检测汽车仪表板质量而造成的检测结果误差大、可靠性低且效率低下的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种汽车仪表板检测***，包括信号产生器、摄像机、图像采集卡和处理器；

所述信号产生器用于，分别为所述汽车仪表板上的各个仪表产生相应的驱动信号，并将所述驱动信号传输至汽车仪表板上对应的仪表；

所述摄像机用于，在所述各个仪表接收到所述驱动信号后，实时的采集所述汽车仪表板上各仪表的图像，并将所述各仪表的图像发送至图像采集卡；

所述图像采集卡用于，对所述图像进行数字解码和模数转换处理，并将处理得到的图像发送至处理器；

所述处理器用于，对所述处理得到的图像进行分析处理，识别出汽车仪表板上的各个仪表的指针读数和指示灯状态，将所述指针读数和所述指示灯状态与预设的合格标准比较，并根据比较结果输出检测结果。

可选的，所述处理器包括：

图像滤波模块，用于去除所述图像中的噪声，并提取出所述图像中的特征信息；

边缘检测模块，用于提取出图像中对象与背景的交界线；

图像二值化模块，用于对所述图像进行阈值分割，以得到标准化图像；

结果获取模块，用于根据所述标准化图像计算出汽车仪表板上各仪表的识别结果；

结果判断模块，用于判断所述识别结果是否合格并输出判断结果；

所述结果判断模块包括误差计算模块和指示灯判断模块；

所述误差判断模块，用于根据预设的标准信号与标准指针读数对应关系表判断识别出的仪表指针读数和标准指针读数的差值是否大于预设的允许误差；如果是，输出仪表不合格指示；如果否，输出仪表合格指示；

所述指示灯判断模块，用于判断识别出的指示灯的图像的灰度值是否大于预设的灰度阈值；如果是，输出指示灯合格指示，如果否，输出指示灯不合格指示。

可选的，所述图像滤波模块包括中值滤波模块，用于采用中值滤波法去除所述图像信息中的噪声。

可选的，所述边缘检测模块包括拉普拉斯算子模块，用于采用拉普利斯算子算法提取出图像信息中对象与背景的交界线。

可选的，所述图像二值化模块包括大津阈值分割模块，用于采用大津阈值化方法对所述图像信息进行阈值分割，以得到标准化图像。

可选的，所述摄像机的数量为一个；或，

所述摄像机的数量和所述汽车仪表板上仪表的数量相同。

可选的，还包括照明灯和仪表台；

所述照明灯用于为汽车仪表板提供照明光源；

所述仪表台用于放置并定位汽车仪表板，包括对应于汽车仪表板上各个仪表针脚孔的定位槽。

其中，所述信号产生器长生的驱动信号包括脉冲信号和电流信号。

可选的，还包括：

打印机，用于打印输出检测结果。

一种汽车仪表板检测方法，包括：

分别为所述汽车仪表板上的各个仪表产生相应的驱动信号，并将所述驱动信号传输至汽车仪表板上对应的仪表；

在所述各个仪表接收到所述驱动信号后，实时的采集所述汽车仪表板上各仪表的图像；

对所述图像进行数字解码和模数转换处理；

对所述图像进行分析处理，识别出汽车仪表板上的各个仪表的指针读数和指示灯状态，将所述指针读数和所述指示灯状态与预设的合格标准比较，并根据比较结果输出检测结果。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明实施例公开了一种汽车仪表板检测***，所述汽车仪表板检测***包括信号产生器、摄像机、图像采集卡和处理器，该***利用计算机视觉技术，在给被检测仪表板的各仪表输入驱动信号后，实时采集各个仪表的图像并经过图像采集卡和处理器的处理，识别出各个仪表的图像，并根据识别出的图像，通过计算得到检测结果。通过本发明实施例公开的汽车仪表板检测***，改变了人工检测汽车仪表板的弊端，不仅检测结果客观准确，而且大大提高了汽车仪表板的检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的汽车仪表板检测***结构示意图；

图2为本发明实施例公开的摄像机采集汽车仪表板上各个仪表图像的示意图；

图3为本发明实施例公开的处理器结构示意图；

图4为本发明实施例公开的结果判断模块的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的汽车仪表板检测方法流程示意图；

图6为本发明实施例公开的处理图像得到检测结果的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例公开的汽车仪表板检测***结构示意图，参照图1所示，所述汽车仪表板检测***10可以包括信号产生器101、摄像机102、图像采集卡103及处理器104；

所述信号产生器101，用于分别为所述汽车仪表板上的各个仪表产生相应的驱动信号，并将所述驱动信号传输至汽车仪表板上对应的仪表；

在为所述汽车仪表板上的各个仪表传输驱动信号之前，为了确定待检测的汽车仪表板是否已随传输线传输到检测工位，可以采用光电开关来捕捉检测工位上是否已存在汽车仪表板；待所述光电开关捕捉到待检测汽车仪表板到位信号后，将产生的驱动信号传输至汽车仪表板上的各个仪表中；

一般的汽车仪表板上包括车速里程表、发动机转速表、水温表和燃油表；其中，车速里程表和发动机转速表的驱动信号为脉冲信号，水温表和燃油表的驱动信号是电流信号；通过实验可以测知一般情况下，车速里程表的驱动脉冲信号频率范围是0～250HZ，发动机转速表的驱动脉冲信号频率范围是0～240HZ；所述信号产生器产生驱动信号后，可以通过一个数据采集卡将自定义的数字驱动信号转换为模拟驱动信号；

所述摄像机102，用于在所述各个仪表接收到所述驱动信号后，实时的采集所述汽车仪表板上各仪表的图像，并将所述各仪表的图像发送至图像采集卡103；

其中，所述摄像机可以为CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)相机，数量可以为一个，也可以和待检测汽车仪表板上仪表的数量相同；由于本发明实施例公开的汽车仪表板检测***是对汽车仪表板总成的检测，需要获取整块汽车仪表板的图像，而汽车仪表板上往往有多个仪表，如果采用一个摄像机，需要摄像机或检测工位带动着待检测汽车仪表板在水平面上移动，会增加机械***的复杂程度，且精度不易控制，因而优选的方法是采用和待检测汽车仪表板上仪表数量相同个数的摄像机来采集仪表图像，每一个摄像采集待检测汽车仪表板上的一个仪表；假设待检测汽车仪表板包括转速表、里程表和集成于一体的水温表和燃油表，就需要3个摄像机来分别采集转速表、里程表和集成于一体的水温表和燃油表，3个摄像机可分别为摄像机1、摄像机2和摄像机3；其示意图可以参见图2，图2为本发明实施例公开的摄像机采集汽车仪表板上各个仪表图像的示意图；

摄像机采集的仪表图像的周围，可能含有汽车仪表板上的各种指示灯，如电瓶指示灯、安全带指示灯等；

所述图像采集卡103，用于对所述图像进行数字解码和模数转换处理，并将处理得到的图像发送至处理器104；

为了检测结果的准确性，可以选择模/数转换高质量的图像采集卡；可以通过PCI(外设部件互连标准)总线将所述处理得到的图像发送至处理器104；

所述处理器104，用于对所述图像进行分析处理，识别出汽车仪表板上的各个仪表的指针读数和指示灯状态，将所述指针读数和所述指示灯状态与预设的合格标准比较，并根据比较结果输出检测结果；

在一个示意性的示例中，所述处理器104的具体结构可以参见图3，图3为本发明实施例公开的处理器结构示意图，参见图3所示，处理器104可以包括图像滤波模块1041、边缘检测模块1042、图像二值化模块1043、结果获取模块1044和结果判断模块1045；

所述图像滤波模块1041，用于去除所述图像中的噪声，并提取出所述图像中的特征信息；

在图像的采集、传输、获取和处理的过程中，所有的图像均不同程度地被可见或不可见的噪声“污染”；噪声源包含有电子噪声、光子噪声、斑点噪声和量化噪声。如果信噪比低于一定的水平，噪声逐渐变成可见的颗粒形状，就会导致图像质量的下降；除了视觉上质量下降，噪声同样可能掩盖重要的图像细节，由于在工业现场所采集的图像，除了噪声的干扰外，由于光照、固定支架上摄像机的振动等因素，使图像污染，为此必须采取的对策就是对图像进行必要的噪声去除处理，即滤波处理，经滤波处理之后，可以降低图像中的噪声信息，提升信噪比，增强某些对于后续处理很重要的图像特征，从而改善图像质量；

滤波的目的有两个：改善图像质量和抽出对象特征；针对种类繁多的噪声源有不同的噪声滤波方法，可以在空域中进行，也可以在频域中进行；常用的噪声滤波器有线性滤波器，非线性滤波器，但是多数线性滤波具有低通特性，在去除噪声的同时也使图像的边缘变得模糊了；中值滤波在图像处理中，常用于用来保护边缘信息，是经典的平滑噪声方法，在某些条件下可以做到既去除噪声又保护图像边缘的较满意的复原；中值滤波法是一种非线性平滑技术，它将每一像素点的灰度值设置为该点某邻域窗口内的所有像素点灰度值的中值，与其对应的中值滤波器也就是一种非线性滤波器；中值滤波器在一定条件下，可以克服线性滤波器(如邻域平滑滤波等)所带来的图像细节模糊，而且对滤除脉冲干扰及图像扫描噪声最为有效；在实际运算过程中并不需要图像的统计特性，这也带来不少方便，因此在预处理中可以选用中值滤波；

边缘检测模块1042，用于提取出图像中对象与背景的交界线；

边缘是图像最基本的特征，是指图像周围像素灰度有阶跃变化或屋顶状变化的那些像素的集合，它存在于目标与背景、目标与目标、区域与区域之间；检测每个像素和其直接邻域的状态，以决定该像素是否确实处于一个物体的边界上，具有所需特性的像素被称为边缘点；边缘检测在计算机视觉、图像分析等应用中起着重要的作用，是图像分析与识别的重要环节；边缘检测的实质是采用某种算法来提取出图像中对象与背景间的交界线；边缘作为所要提取目标和背景的分界线，能大大减少所要处理的信息，但是又保留图像物体中的形状信息，一幅图像就是一个信息***，其大量信息是由它的轮廓边缘提供的，图像的边缘是图像信息最集中的地方，它包含着丰富的信息，主要表现为图像局部特征的不连续性，也就是图像中灰度变化比较剧烈的地方；

图像的边缘检测是使图像的轮廓更加突出的图像处理方法，它是一种重要的区域处理技术。边缘检测将突出图像的边缘，边缘以外的图像区域通常被削弱，甚至被完全去掉；处理后边界的亮度与原图中边缘周围的亮度变化率成正比；

本发明检测的主要对象是汽车仪表的指针，通过分析可知，指针处的灰度和周围像素的灰度有很大的变化，因此可以通过边缘提取的方法突出指针；因为边缘检测算子检测每个像素的邻域并对灰度变化率进行量化，所以可以通过边缘检测算子来检测仪表指针；在本发明实施例中，可以采用边缘检测算子中的拉普拉斯算子法提取出图像信息中对象与背景的交界线；

图像二值化模块1043，用于对所述图像进行阈值分割，以得到标准化图像；

经过上述图像平滑和图像边缘检测预处理过程之后，将对汽车仪表图像进行二值化，即阈值分割，以得到标准化图像；汽车仪表图像阈值分割的目的是将图像中指针和刻度突出同背景区别开，以便进一步分析和识别；

图像二值化处理就是将图像上的点的灰度置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果；即将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阈值选取，而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二值化图像；对图像二值化后，有利于对图像做进一步处理，图像的集合性质只与像素值为0或255的点的位置有关，不再涉及像素的多级值，使处理变得简单，而且数据的处理和压缩量小；为了得到理想的二值化图像，一般采用封闭、连通的边界定义不交叠的区域；所有灰度大于或等于阈值的像素被判定为属于特定物体，其灰度值为255表示，否则这些像素点被排除在物体区域以外，灰度值为0，表示背景或者以外的物体区域；如果某特定物体在内部有均匀一致的灰度值，并且其处在一个具有其他等级灰度值的均匀背景下，使用阈值法就可以得到比较好的分割效果；如果物体同背景的差别表现不在灰度值上(比如纹理不同)，可以将这个差别特征转换为灰度的差别，然后利用阈值选取技术来分割该图像；

大津(Otsu)阈值化方法是Otsu提出的最大类间方差法，一直被认为是阈值自动化选取方法的最优方法，它是一种自动的非参数无监督的阈值选择法，它基于类间方差为最大的测度准则，最佳的阈值是在该测度函数取最大时得到的；该方法计算简单，自适应性强，在一定条件下不受图像对比度与亮度变化的影响，因而在本发明实施例中采用大津阈值化方法对所述图像信息进行阈值分割，以得到标准化图像；

结果获取模块1044，用于根据所述标准化图像计算出汽车仪表板上各仪表的识别结果；

经过上述处理，识别出各个仪表的指针图像目标和指示灯图像目标，并计算出汽车仪表板上各个仪表指针读数和指示灯灰度值；

结果判断模块1045，用于判断所述识别结果是否合格并输出判断结果；

在一个示意性的示例中，所述结果判断模块1045的具体结构可以参见图4，图4为本发明实施例公开的结果判断模块的结构示意图，如图4所示。所述结果判断模块1045可以包括：

误差计算模块10451，用于根据预设的标准信号与标准指针读数对应关系表判断识别出的仪表指针读数和标准指针读数的差值是否大于预设的允许误差；如果是，输出仪表不合格指示；如果否，输出仪表合格指示；

指示灯判断模块10452，用于判断识别出的指示灯的图像的灰度值是否大于预设的灰度阈值；如果是，输出指示灯合格指示，如果否，输出指示灯不合格指示；所述指示可以通过终端屏幕输出，也可以通过报警铃声输出。

在其他的实施例中，所述汽车仪表板检测***还可以包括照明灯和仪表台；所述照明灯用于为汽车仪表板提供照明光源；所述仪表台用于放置并定位汽车仪表板，包括对应于汽车仪表板上各个仪表针脚孔的定位槽；

进一步的，所述汽车仪表板检测***还可以包括打印机，用于打印输出检测结果。

本实施例中，所述汽车仪表板检测***包括信号产生器、摄像机、图像采集卡和处理器，该***利用计算机视觉技术，在给被检测仪表板的各仪表输入驱动信号后，实时采集各个仪表的图像并经过图像采集卡和处理器的处理，识别出各个仪表的图像，并根据识别出的图像，通过计算得到检测结果。通过本发明实施例公开的汽车仪表板检测***，改变了人工检测汽车仪表板的弊端，不仅检测结果客观准确，而且大大提高了汽车仪表板的检测效率。

实施例二

图5为本发明实施例公开的汽车仪表板检测方法流程示意图，如图5所示，所述方法可以包括：

步骤501：分别为所述汽车仪表板上的各个仪表产生相应的驱动信号，并将所述驱动信号传输至汽车仪表板上对应的仪表；

步骤502：在所述各个仪表接收到所述驱动信号后，实时的采集所述汽车仪表板上各仪表的图像；

步骤503：对所述图像进行数字解码和模数转换处理；

步骤504：对所述图像进行分析处理，识别出汽车仪表板上的各个仪表的指针读数和指示灯状态，将所述指针读数和所述指示灯状态与预设的合格标准比较，并根据比较结果输出检测结果；

在一个示意性的示例中，步骤504的具体步骤可以参见图6，图6为本发明实施例公开的处理图像得到检测结果的流程示意图，如图6所示，可以包括：

步骤601：去除所述图像中的噪声，并提取出所述图像中的特征信息；

步骤602：提取出图像中对象与背景的交界线；

步骤603：对所述图像进行阈值分割，以得到标准化图像；

步骤604：根据所述标准化图像计算出汽车仪表板上各仪表的识别结果；

步骤605：判断所述识别结果是否合格并输出判断结果；

其中，包括：根据预设的标准信号与标准指针读数对应关系表判断识别出的仪表指针读数和标准指针读数的差值是否大于预设的允许误差；如果是，输出仪表不合格指示；如果否，输出仪表合格指示；和，判断识别出的指示灯的图像的灰度值是否大于预设的灰度阈值；如果是，输出指示灯合格指示，如果否，输出指示灯不合格指示；所述指示可以通过终端屏幕输出，也可以通过报警铃声输出。

本实施例中，所述汽车仪表板检测方法利用计算机视觉技术，在给被检测仪表板的各仪表输入驱动信号后，实时采集各个仪表的图像并经过图像采集卡和处理器的处理，识别出各个仪表的图像，并根据识别出的图像，通过计算得到检测结果。通过本发明实施例公开的汽车仪表板检测***，改变了人工检测汽车仪表板的弊端，不仅检测结果客观准确，而且大大提高了汽车仪表板的检测效率。

本说明书中各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的***相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见***部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种汽车仪表板检测***，其特征在于，包括信号产生器、摄像机、图像采集卡和处理器；

所述信号产生器用于，分别为所述汽车仪表板上的各个仪表产生相应的驱动信号，并将所述驱动信号传输至汽车仪表板上对应的仪表；

所述摄像机用于，在所述各个仪表接收到所述驱动信号后，实时的采集所述汽车仪表板上各仪表的图像，并将所述各仪表的图像发送至图像采集卡；

所述图像采集卡用于，对所述图像进行数字解码和模数转换处理，并将处理得到的图像发送至处理器；

所述处理器用于，对所述处理得到的图像进行分析处理，识别出汽车仪表板上的各个仪表的指针读数和指示灯状态，将所述指针读数和所述指示灯状态与预设的合格标准比较，并根据比较结果输出检测结果。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述处理器包括：

图像滤波模块，用于去除所述图像中的噪声，并提取出所述图像中的特征信息；

边缘检测模块，用于提取出图像中对象与背景的交界线；

图像二值化模块，用于对所述图像进行阈值分割，以得到标准化图像；

结果获取模块，用于根据所述标准化图像计算出汽车仪表板上各仪表的识别结果；

结果判断模块，用于判断所述识别结果是否合格并输出判断结果；

所述结果判断模块包括误差计算模块和指示灯判断模块；

所述误差判断模块，用于根据预设的标准信号与标准指针读数对应关系表判断识别出的仪表指针读数和标准指针读数的差值是否大于预设的允许误差；如果是，输出仪表不合格指示；如果否，输出仪表合格指示；

所述指示灯判断模块，用于判断识别出的指示灯的图像的灰度值是否大于预设的灰度阈值；如果是，输出指示灯合格指示，如果否，输出指示灯不合格指示。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述图像滤波模块包括中值滤波模块，用于采用中值滤波法去除所述图像信息中的噪声。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述边缘检测模块包括拉普拉斯算子模块，用于采用拉普利斯算子算法提取出图像信息中对象与背景的交界线。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述图像二值化模块包括大津阈值分割模块，用于采用大津阈值化方法对所述图像信息进行阈值分割，以得到标准化图像。

6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述摄像机的数量为一个；或，

所述摄像机的数量和所述汽车仪表板上仪表的数量相同。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，还包括照明灯和仪表台；

所述照明灯用于为汽车仪表板提供照明光源；

所述仪表台用于放置并定位汽车仪表板，包括对应于汽车仪表板上各个仪表针脚孔的定位槽。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述信号产生器长生的驱动信号包括脉冲信号和电流信号。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，还包括：

打印机，用于打印输出检测结果。

10.一种汽车仪表板检测方法，其特征在于，包括：

分别为所述汽车仪表板上的各个仪表产生相应的驱动信号，并将所述驱动信号传输至汽车仪表板上对应的仪表；

在所述各个仪表接收到所述驱动信号后，实时的采集所述汽车仪表板上各仪表的图像；

对所述图像进行数字解码和模数转换处理；

对所述图像进行分析处理，识别出汽车仪表板上的各个仪表的指针读数和指示灯状态，将所述指针读数和所述指示灯状态与预设的合格标准比较，并根据比较结果输出检测结果。

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