基于图像识别的手持式数字多用表自动测试

赵文明 李卓琳 王玲

摘要：针对无通信接口的手持式数字多用表无法进行自动测试的问题，提出了一种基于图像识别的方案，采用摄像头获取多用表显示屏图像，进而通过图像处理，得到多用表显示屏显示数据，实现了手持式数字多用表的自动测试。通过自动测试，有效地提升了工作效率，同时也减少了因人为因素导致的出错概率。

关键词：自动测试；手持式数字多用表；图像识别

中图分类号：TP312文献标志码：A文章编号：1008-1739（2018）22-60-3

0引言

对于手持式数字多用表，由于不具备数据通信接口，所以现有的测试方法就是手动测试和人工记录数据，同时由于手持式数字多用表功能和档位较多，测试数据也比较繁多[1]，测试1台手持式数字多用表需要比较长的时间，而手持式数字多用表作为日常使用的仪表，数量又比较繁多，所以对于测试人员来说，测试手持式数字多用表是一项比较繁重的工作。为此，提出了一种基于图像识别的手持式数字多用表的自动测试方案，通过图像识别来解决手持式数字多用表无通信接口的问题，从而实现了手持式数字多用表的自动测试和数据的自动处理，一方面提升了工作效率，降低了测试人员的工作强度；另一方面，避免了人工记录数据及手动处理数据的出错概率。

1系统硬件组成

系统硬件组成如图1所示，计算机用于运行测试程序。①通过GPIB电缆程控多功能校准器用以提供标准信号输出，如电流和电压等；②通过测试线缆提供给被测手持式数字多用表；③通过LAN口控制摄像头获取图像，摄像头获取被测多用表显示面板；④图像识别获取多用表读数；计算机外连打印机，用于自动测试结果的输出。

2系统软件设计

在完成了仪器硬件连接后，接下来就是进行软件程序的设计，本系统软件框架采用VEE软件平台[2]，主要考虑VEE属于图形化编程语言，可以在一定程度上减少程序的开发时间，使得用户可将精力集中于软件方案的解决上，而不是程序编写上面。同时考虑VEE在图像处理方面的不足，采用VEE调用Matlab语句，通过Matlab程序，实现图像处理，完成图像识别的功能。

多用表自动测试程序流程如图2所示。打开程序后，点击开始，通过选择菜单选择相应的多用表型号，程序会根据选择的多用表型号，自动打开相应型号对应的原始记录模板，同时根据相应型号多用表的参数类型，开始进行相对应的参数测试，当该参数测试完成后，程序会判定是否进行新的参数测试，如需要进行新参数测试，则选择到新的参数项目，完成相应参数的测试，当所有参数测试完成后，程序退出。

2.1图像处理

在程序运行前，首先固定摄像头和手持式多用表的位置，然后调节摄像头的焦距及曝光时间，使摄像头可以获取清晰的多用表显示屏图像，进而才能有效地识别多用表读数。程序运行后，当需要读取多用表读数时，程序调用图像处理子函数。

图像处理子函数程序流程如图3所示，调取子函数后，首先获取图像，由于摄像头采用的是彩色摄像头，所以获取的图像为彩色图像，为了方便后期的图像处理，对图像进行灰度化处理[3]，将彩色图像转化为灰度图像。随后采用阈值的方法，对灰度图像进行二值化处理，进而滤除了背景杂波等。为了得到效果更好的图片，在完成二值化后，对图片进行滤波处理，得到更适合后期分割与识别的图像。在完成以上对图片的基本处理后，接下来就可以进行图像截取、图像边缘去除、字符分割及识别。

2.2图像截取

由于在实验室环境下，被测数字多用表位置固定，所以多用表显示屏在获取图像中的位置固定，为了简化程序设计，图像截取采用手动方式进行，在程序第一次处理图像时，手动获取多用表显示屏在图像中的位置信息[4]，并将这个位置信息保存在程序中，在接下来的程序运行中，按照位置信息，直接将多用表显示屏截取出来，做接下来的图像处理。

2.3图像边缘去除

在获取了多用表显示屏图像后，图像除了需要识别的字符区域外，还有边缘空白或边缘杂波，为了接下来进行字符分割与识别，需要把字符区域提取出来，边缘去除采用图像点统计的方法进行，在横向和纵向分别进行像素点扫描，統计像素值的和[5]，以此确定需要识别的字符区域的横向起止位置及纵向起止位置，将需要识别的字符区域提取出来，如图4所示。

2.4字符分割及识别

从图4提取出的图像可以看出，字符间在横向存在间隔，对图像做像素垂直投影。峰值区域为字符区域，可以根据垂直投影[6]，分割出每一个字符。字符被分割出来后，对分割后的字符做归一化处理，随后根据字符的特征，将字符图像识别为字符[7]，随后根据字符顺序，将识别后的字符组合起来，作为识别结果并输出，完成图像识别的整个过程，如图5所示。

2.5数据处理

对于不同类型和不同型号的数字多用表，设计不同的数据测试模板，根据模板的参数来设置多功能校准器的输出，从而实现数字多用表不同参数的测试。在完成某一参数测试后，对多用表显示屏参数进行图像处理识别后，数据存放到测试模板中，同时计算测试数据与标准数据的偏差，与仪器极限偏差进行对比，判定测试结果是否合格。在完成所有参数测试后，程序自动将填写了测试结果的模板文件另存[8]，作为该手持式数字多用表的原始记录，同时可以选择生成证书，从而完成整个手持式数字多用表的测试过程。

3结束语

本系统通过图像识别的方式，实现了无通信接口的手持式数字多用表的自动测试，一方面提升了自动化测试效率，另一方面也减少了人为误差的出现。在接下来的工作中，考虑设计驱动装置，将多用表旋钮切换实现自动化，同时考虑将图像识别用于其他类无通信接口仪器的测试中，从而有效地提高工作效率。

参考文献

[1]国家质量监督检验检疫总局.JJF1587-2016数字多用表校准规范[M].北京：中国质检出版社，2017.

[2]中国-惠普DPS技术研究中心.HP VEE可视化编程[M].北京：清华大学出版社，1999.

[3]张大鹏.模式识别与图像处理并行计算机系统设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998.

[4]陈刚，魏晗，高毫林，等.MATLAB在数字图像处理中的应用[M].北京：清华大学出版社，2016.

[5]张倩，占君，陈珊.详解MATLAB图像函数及其应用[M].北京：电子工业出版社，2011.

[6]袁卉平.基于MATLAB的车牌识别系统的设计与研究[J].工业控制计算机，2010，23（10）：73-74.

[7]翁和王，叶球孙.图像处理中特征提取的应用及增强算法研究[J].重庆理工大学学报（自然科学版），2016，30（7）：119-122.

[8]赵文明，张沧庆，康自明.基于VEE的频谱分析仪自动校准系统设计[J].计量与测试技术，2016，43（11）：62-64.