基于图像采集的膜式燃气表回转周期的检测方法及装置

摘要

基于图像采集的膜式燃气表回转周期的检测方法及装置，在原有的基于音速喷嘴的膜式燃气表检定装置的基础上，增加了摄像头和图像采集处理模块，摄像头和图像采集处理模块固定在基于音速喷嘴的膜式燃气表检定装置的夹表部件上，其中摄像头位于膜式燃气表进气口的正上端，采集到摆杆和连杆露出的一个图像作为比较模板，当图像采集处理模块识别到摄像头之后拍摄到的摆杆和连杆露出的图像能与所述比较模板匹配时，该采集时间间隔即为膜式燃气表的回转周期。图像采集处理模块的识别处理步骤包括：(1)灰度图的转换；(2)图像二值化；(3)基于模板匹配的图像识别。该检测方法解决了膜式燃气表内部往复件的往返运动周期检测难度大的问题。

主权项

基于图像采集的膜式燃气表回转周期的检测方法，其特征在于：在原有的基于音速喷嘴的膜式燃气表检定装置的基础上，增加了摄像头和图像采集处理模块，所述的摄像头和图像采集处理模块固定在基于音速喷嘴的膜式燃气表检定装置的夹表部件上，所述摄像头位于膜式燃气表进气口的正上端；摄像头用于对膜式燃气表进气口正对方向进行实时图像采集，在曲柄连杆机构的作用下，摆杆做往复周期性运动，当摆杆运动至露出于膜式燃气表的进气口的一个位置时，摄像头在所述进气口正对方向采集到摆杆和连杆露出的图像，保存该图像作为比较模板并记录此刻时间t0；此后，摄像头以一定频率继续对膜式燃气表进气口正对方向进行实时图像采集，将采集的图像经图像采集处理模块处理后与所述比较模板的图像进行比较，当识别到摄像头拍摄到的摆杆和连杆露出的图像能与所述比较模板匹配时，可确认摆杆再一次运动到同一位置，此时记录时间t1，通过计算t1‑t0得到两幅匹配图像的采集时间间隔，该采集时间间隔即为膜式燃气表的回转周期；所述摄像头每采集到一幅图像，需要通过所述图像采集处理模块对该图像进行实时处理以完成对往复件位置的识别，所述图像采集处理模块采用实时处理方式，以实现图像处理与图像采集同步，所述图像采集处理模块的识别处理步骤如下：(1)灰度图的转换：摄像头采集到的彩色图像中，每个像素点占3个字节，分别为红，蓝，绿分量，利用灰度转换公式将其转化为灰度图，转化公式如下:G＝0.299×r+0.578×g+0.114×b；式中:G—代表转换后得到的灰度值；r—代表红色分量；g—代表绿色分量；b—代表蓝色分量；(2)图像二值化：为防止因光照强度变化的外界干扰造成的对同一位置在不同时刻采集到的图像灰度值不同，需先对灰度图进行二值化，所有灰度大于或等于阈值的像素点被判定为属于特定物体，其灰度值为255，其余灰度小于阈值的像素点则被排除于特定物体区域外，其灰度值为0，表示背景或者例外的物体区域；二值化的所述阈值可以采用OTSU算法获得，OTSU算法是一种自适应的阈值确定方法，OTSU算法的基本思想是，对图像Image，记T为前景与背景的灰度分割阈值，前景点数占图像Image的比例为W₀，平均灰度为U₀，背景点数占图像Image的比例为W₁，平均灰度为U₁，则图像Image的总平均灰度为：U＝W_O×U₀+W₁×U₁,使T遍历最小灰度值0到最大灰度值255,当T使得方差G＝W₀×(U₀‑U)²+W₁×(U₁‑U)²取最大时，T即为灰度分割的最佳阈值，也即上述图像二值化的阈值；(3)基于模板匹配的图像识别：将摄像头采集到的比较模板的图像通过灰度转换和二值化处理后得到的二值图作为二值化比较模板，在其后一定频率的实时采集过程中，每采集到一幅图像，便将其经灰度转换和二值化处理后与二值化比较模板进行匹配，匹配方法为，将两幅图的每个对应位置像素点的像素值求差，再将对应像素点的像素值差的绝对值相加，当该值小于或等于设定上界时，便可认为两幅图匹配，也即认为两幅图相同，此时膜式燃气表内的摆杆正好往复运动一次，其间隔时间为一个回转周期。