CN107123099B - 人机界面数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人机界面数据采集方法，其包括如下步骤：提供广角摄像头、面光源装置、上位机及人机界面，并将所述广角摄像头及面光源装置对准所述人机界面；启动所述广角摄像头及面光源装置，进行亮度检测、光源控制，使所述广角摄像头获取清晰图像；所述人机界面连接所述上位机进行屏幕标定；通过所述摄像头获取任意像素点传输给所述上位机进行图像矫正；通过所述上位机进行模板配置，框选矫正后的图像中的多个矩形兴趣区并建立模版库；通过所述广角摄像头获取实时人机界面的图像并传输给所述上位机进行模式匹配；所述上位机进行数据比较，之后将数据传输给无线收发模块。该人机界面采集方法，操作简单，通用性强，可快速获得数据。

Description

人机界面数据采集方法

技术领域

本发明涉及机械自动化控制技术领域，特别是涉及一种人机界面数据采集方法。

背景技术

当前工业生产已实现一定程度的机械化和自动化，生产设备是获取生产过程数据的最主要来源，如果不能从生产设备单元直接获取一手数据，就不得不采用外接传感器、射频识别、产品条码等形式获取生产数据，增加了成本和实施难度，且影响数据采集的准确性。但是在以上数据采集过程中经常是从数据接口中导出的，由于缺乏强制统一的标准，不同行业、不同设备、不同厂商、不同型号、甚至不同版本中的数据接口难以一致和标准化，加大了数据采集的难度。经常要根据不同设备环境争对性的开发数据采集装置和***，致使设备数据采集的研发成本和维护成本提高，操作繁琐且通用性差。

发明内容

基于此，有必要针对人机界面数据采集存在的问题，提供一种简单通用、速配的人机界面数据采集方法。

一种人机界面数据采集方法，包括如下步骤：

第一步骤：提供广角摄像头、面光源装置、上位机及人机界面，并将所述广角摄像头及面光源装置对准所述人机界面；

第二步骤：启动所述广角摄像头及面光源装置，进行亮度检测、光源控制，使所述广角摄像头获取清晰图像；

第三步骤：所述人机界面连接所述上位机进行屏幕标定；

第四步骤：通过所述摄像头获取任意像素点传输给所述上位机进行图像矫正；

第五步骤：通过所述上位机进行模板配置，框选矫正后的图像中的多个矩形兴趣区并建立模版库；

第六步骤：通过所述广角摄像头获取实时人机界面的图像并传输给所述上位机进行模式匹配；

第七步骤：所述上位机进行数据比较，之后将数据传输给无线收发模块。

上述人机界面数据采集方法，通过广角摄像头、面光源装置、上位机协调配合，可以对不同行业、不同设备、不同厂商、不同型号、不同版本的人机界面进行数据采集。通过广角摄像头的图像获取、上位机的屏幕标定、图像矫正、模板配置及模式匹配，可以准确快速地获取人机界面数据。该人机界面数据采集方法，不会因不同设备环境针对性开发数据采集装置与***，操作简单，通用性强，可快速获得数据。

在其中一个实施例中，所述第二步骤将所述面光源装置覆盖照射所述人机界面，并根据所述广角摄像头获取的平均亮度控制光源亮度，实施负反馈补偿，消除环境光线变化带来的影响。

在其中一个实施例中，所述第三步骤具体为：从所述广角摄像头获取的图像中顺时针提取人机界面的四角像素坐标A1(x1,y1)、A2(x2,y2)、A3(x3,y3)、A4(x4,y4)，实际测量所述人机界面的宽W和高H，得到实际坐标B1(0,0)、B2(0,H)、B3(W,H)、B4(W,0)。

在其中一个实施例中，所述像素坐标、实际坐标之间满足式1：

根据式1得出变换参数SET(A…H)。

在其中一个实施例中，所述图像矫正通过所述广角摄像头获取图像的任一像素坐标Ai(xi,yi)，并输送给所述上位机，根据式2：

X＝(A*x+B*y+C)/(x+G*y+H)

Y＝(D*x+E*y+F)/(x+G*y+H)

得到实际坐标Bi(Xi,Yi)，按Bi绘制图像，完成图像矫正。

在其中一个实施例中，所述矩形兴趣区包括起始坐标(Xn,Yn)、宽Wn、高Hn、及区域内的图像Pn。

在其中一个实施例中，所述起始坐标(Xn,Yn)、宽Wn、高Hn、及区域内的图像Pn形成模版库：R1(X1,Y1,W1,H1,P1)、R2(X2,Y2,W3,H4,P5)…Rn(Xn,Yn,Wn,Hn,Pn)。

在其中一个实施例中，所述数据比较包括：

a、将首次模式匹配后得到的数值直接传给后续单元，并存储到内存中；

b、将后续模式匹配的得到的数值与内存中存储的数值进行比较；

c、如果数据相同则丢弃，如果不同则传给后续单元，并更新存储在当前数值的内存中。

附图说明

图1为本发明人机界面数据采集方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参照图1为本发明一较佳实施例人机界面数据采集方法的流程示意图，该人机界面数据采集方法包括如下步骤：

第一步骤：提供广角摄像头、面光源装置、上位机及人机界面，并将广角摄像头及面光源装置对准人机界面。

第二步骤：启动广角摄像头及面光源装置，进行亮度检测、光源控制，将面光源装置覆盖照射人机界面，并根据广角摄像头获取的平均亮度控制光源亮度，实施负反馈补偿，消除环境光线变化带来的影响，使广角摄像头获取清晰图像。

第三步骤：人机界面连接上位机进行屏幕标定，从广角摄像头获取的图像中顺时针提取人机界面的四角像素坐标A1(x1,y1)、A2(x2,y2)、A3(x3,y3)、A4(x4,y4)，实际测量人机界面的宽W和高H，得到实际坐标B1(0,0)、B2(0,H)、B3(W,H)、B4(W,0)。像素坐标、实际坐标之间满足式1：

根据式1采用高斯消元法求解得出变换参数SET(A…H)，存储A…H参数备用。

第四步骤：通过摄像头获取任意像素点传输给上位机进行图像矫正，图像矫正通过所述广角摄像头获取图像的任一像素坐标Ai(xi,yi)，并输送给所述上位机，根据式2：

X＝(A*x+B*y+C)/(x+G*y+H)

Y＝(D*x+E*y+F)/(x+G*y+H)

得到实际坐标Bi(Xi,Yi)，按Bi绘制图像，完成图像矫正。

第五步骤：通过上位机进行模板配置，框选矫正后的图像中的多个矩形兴趣区并建立模版库，矩形兴趣区包括指示灯、数码字符等等。其中，矩形兴趣区包括起始坐标(Xn,Yn)、宽Wn、高Hn、及区域内的图像Pn，起始坐标(Xn,Yn)、宽Wn、高Hn、及区域内的图像Pn形成模版库：R1(X1,Y1,W1,H1,P1)、R2(X2,Y2,W3,H4,P5)…Rn(Xn,Yn,Wn,Hn,Pn)。

第六步骤：通过广角摄像头获取实时人机界面的图像并传输给上位机进行模式匹配；模式匹配对当前获取的设备人机界面图像并调取模版库中的模板集合，按照起始坐标(Xn,Yn)、宽Wn、高Hn、及区域内的图像Pn进行匹配，获取各矩形兴趣区的数值。

第七步骤：上位机进行数据比较，之后将数据传输给无线收发模块，其中数据比较包括：

a、将首次模式匹配后得到的数值直接传给后续单元，并存储到内存中；

b、将后续模式匹配的得到的数值与内存中存储的数值进行比较；

c、如果数据相同则丢弃，如果不同则传给后续单元，并更新存储在当前数值的内存中。

屏幕标定仅在首次安装时进行，模板配置仅在发现人机界面出现跟预定设置的有差错时进行更改采集数据。

无线收发模块为一个低功耗局域网协议(ZigBee)无线数据收发节点，当有需要发送数据时，将本节点的变化及数据发送出去，当没有需要发送的数据时，节点处于休眠状态。多个本数据采集装置就对应包含多个无线数据收发节点，它们可以组成基于人机界面的无线数据采集网络，各节点间通过Z-Stack协议通信，它们可以被灵活的部署在需要进行设备工作监控的任何设备上。

上述人机界面数据采集方法，通过广角摄像头、面光源装置、上位机协调配合，可以对不同行业、不同设备、不同厂商、不同型号、不同版本的人机界面进行数据采集。通过广角摄像头的图像获取、上位机的屏幕标定、图像矫正、模板配置及模式匹配，可以准确快速地获取人机界面数据。该人机界面数据采集方法，不会因不同设备环境针对性开发数据采集装置与***，操作简单，通用性强，可快速获得数据。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种人机界面数据采集方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步骤：提供广角摄像头、面光源装置、上位机及人机界面，并将所述广角摄像头及面光源装置对准所述人机界面；

第二步骤：启动所述广角摄像头及面光源装置，进行亮度检测、光源控制，使所述广角摄像头获取清晰图像；

第三步骤：所述人机界面连接所述上位机进行屏幕标定；

第四步骤：通过所述摄像头获取任意像素点传输给所述上位机进行图像矫正；

第五步骤：通过所述上位机进行模板配置，框选矫正后的图像中的多个矩形兴趣区并建立模版库；

第六步骤：通过所述广角摄像头获取实时人机界面的图像并传输给所述上位机进行模式匹配；

第七步骤：所述上位机进行数据比较，之后将数据传输给无线收发模块；

所述第三步骤具体为：从所述广角摄像头获取的图像中顺时针提取人机界面的四角像素坐标A1(x1,y1)、A2(x2,y2)、A3(x3,y3)、A4(x4,y4)，实际测量所述人机界面的宽W和高H，得到实际坐标B1(0,0)、B2(0,H)、B3(W,H)、B4(W,0)；

所述像素坐标、实际坐标之间满足式1：

根据式1得出变换参数SET(A…H)。

2.根据权利要求1所述的人机界面数据采集方法，其特征在于，所述第二步骤将所述面光源装置覆盖照射所述人机界面，并根据所述广角摄像头获取的平均亮度控制光源亮度，实施负反馈补偿，消除环境光线变化带来的影响。

3.根据权利要求1所述的人机界面数据采集方法，其特征在于，所述图像矫正通过所述广角摄像头获取图像的任一像素坐标Ai(xi,yi)，并输送给所述上位机，根据式2：

X＝(A*x+B*y+C)/(x+G*y+H)

Y＝(D*x+E*y+F)/(x+G*y+H)

得到实际坐标Bi(Xi,Yi)，按Bi绘制图像，完成图像矫正。

4.根据权利要求1所述的人机界面数据采集方法，其特征在于，所述矩形兴趣区包括起始坐标(Xn,Yn)、宽Wn、高Hn、及区域内的图像Pn。

5.根据权利要求4所述的人机界面数据采集方法，其特征在于，所述起始坐标(Xn,Yn)、宽Wn、高Hn、及区域内的图像Pn形成模版库：R1(X1,Y1,W1,H1,P1)、R2(X2,Y2,W3,H4,P5)…Rn(Xn,Yn,Wn,Hn,Pn)。

6.根据权利要求1所述的人机界面数据采集方法，其特征在于，所述数据比较包括：

a、将首次模式匹配后得到的数值直接传给后续单元，并存储到内存中；

b、将后续模式匹配的得到的数值与内存中存储的数值进行比较；

c、如果数据相同则丢弃，如果不同则传给后续单元，并更新存储在当前数值的内存中。