一種基于機(jī)器視覺(jué)的水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定方法，該方法對(duì)于某一選定的檢定溫度有如下步驟：1)將被檢定溫度計(jì)置于恒溫槽中直到體溫計(jì)水銀柱不再變化，恒溫槽溫度設(shè)為選定的檢定溫度；2)通過(guò)CMOS線陣相機(jī)獲得溫度計(jì)圖像，其中包括體溫計(jì)上的刻度、數(shù)字，以及水銀柱高度；3)將獲得的圖像進(jìn)行圖像處理并識(shí)別出溫度計(jì)的讀數(shù)，誤差范圍設(shè)置為-0.05～+0.05，超出此范圍則為不合格產(chǎn)品。本發(fā)明的自動(dòng)檢定方法能夠快速準(zhǔn)確的完成自動(dòng)檢定，且可代替人工，節(jié)省大量人力，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
【專利說(shuō)明】-種基于機(jī)器視覺(jué)的水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及溫度計(jì)檢定【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及水銀體溫計(jì)的自動(dòng)檢定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 水銀體溫計(jì)是醫(yī)療和家庭常備的醫(yī)療衛(wèi)生器械，因此市場(chǎng)需求較大。而在國(guó)內(nèi)，水 銀體溫計(jì)生產(chǎn)廠家仍在采用人工檢測(cè)方法檢測(cè)溫度計(jì)是否合格（即顯示的溫度值與實(shí)際溫 度值是否一致)，此方法存在效率低、速度慢、估讀誤差大、人眼疲勞失效等不足，難以在精 度、效率及自動(dòng)化程度等方面滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，而且檢測(cè)溫度較高時(shí)易發(fā)生燙傷事 故，使得水銀溫度計(jì)的檢定水平亟待提高。
[0003] 隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件性能的不斷完善，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品品質(zhì)檢測(cè)與 分級(jí)領(lǐng)域也越發(fā)廣泛。例如，公告日為2011年1月19日，專利號(hào)為201010266462. X的發(fā) 明專利公開(kāi)了一種視覺(jué)水銀溫度計(jì)的檢定方法，該方法采用被檢定溫度計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)在 同一恒溫槽中升溫后對(duì)其采集圖像，再進(jìn)行圖像處理將被檢定溫度計(jì)的度數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì) 的度數(shù)進(jìn)行比對(duì)。可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以將計(jì)算機(jī)視覺(jué)與圖像處理技術(shù)應(yīng)用到溫 度計(jì)檢定作業(yè)中可以起到積極的效果。本發(fā)明是將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于對(duì)不規(guī)則的水銀體 溫計(jì)的自動(dòng)檢定，在圖像處理部分采用的是底帽變換、相關(guān)性模板匹配法與圖像金字塔搜 索法相結(jié)合的方法獲得只包含刻度與水銀柱的圖像，用閾值分割的方法獲取刻度與水銀柱 區(qū)域，最后計(jì)算出溫度計(jì)的讀數(shù)。針對(duì)的是被檢定溫度計(jì)，不同于被檢定溫度計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)溫度 計(jì)進(jìn)行對(duì)比的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提供一種基于機(jī)器視覺(jué)對(duì)水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定的方法，克服了現(xiàn) 有水銀體溫計(jì)檢測(cè)中的一些缺點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于機(jī)器視覺(jué)的水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定方法，分別對(duì) 37 °C、41 °C、42. 5 °C三個(gè)溫度示數(shù)進(jìn)行自動(dòng)檢定，包括如下步驟： 步驟1，利用CMOS線陣相機(jī)采集在恒溫槽中處理后的待檢定水銀體溫計(jì)圖像，恒溫槽 溫度為檢定溫度；，對(duì)獲得的圖像進(jìn)行增強(qiáng)對(duì)比度和底帽變換預(yù)處理； 步驟2,根據(jù)預(yù)處理后的圖像，通過(guò)相關(guān)性模板匹配法與圖像金字塔搜索法相結(jié)合的 方法獲得只包含刻度與水銀柱的圖像；用閾值分割的方法獲取刻度與水銀柱區(qū)域；最后計(jì) 算出溫度計(jì)的讀數(shù)； 步驟3,判斷體溫計(jì)度數(shù)了是否近似等于或者等于檢測(cè)溫度·Ttt ,誤差范圍為05? +0.05,若Γ不在誤差范圍內(nèi)視為不合格產(chǎn)品，在輸送過(guò)程給與踢出處理。
[0006] 前面所述的水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定方法，優(yōu)選的方案在于：所述步驟1中增強(qiáng)圖像 對(duì)比度和底帽變換預(yù)處理為有效突出刻度與水銀柱區(qū)域。
[0007] 前面所述的水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定方法，優(yōu)選的方案在于：所述步驟2中根據(jù)預(yù)處 理的圖像識(shí)別出刻度與水銀柱高度，計(jì)算溫度計(jì)度數(shù)的過(guò)程步驟如下： 步驟201，采用相關(guān)匹配法與圖像金字塔法相結(jié)合的方法對(duì)圖像進(jìn)行模板匹配。對(duì)體溫 計(jì)圖像創(chuàng)建興趣區(qū)域，生成模板，利用模板對(duì)被檢定體溫計(jì)圖像進(jìn)行相關(guān)性模板匹配，獲得 只包含體溫計(jì)刻度與水銀柱的圖像； 步驟202,通過(guò)閾值與區(qū)域分割分別識(shí)別出體溫計(jì)的刻度與水銀柱，對(duì)水銀柱區(qū)域進(jìn)行 三次開(kāi)運(yùn)算消除光照影響及底帽變換后產(chǎn)生的水銀柱頂端細(xì)小突出物或毛刺，水銀柱長(zhǎng)度 基本未改變；因長(zhǎng)刻度線垂直于水平線，所以各個(gè)長(zhǎng)刻度線的列坐標(biāo)都不同，則可識(shí)別出各 個(gè)長(zhǎng)刻度線的列坐標(biāo)位置（〇)，(：1，02,03,0心"(：14)作為長(zhǎng)刻度線的位置 ； 步驟203,由刻度的列坐標(biāo)值與水銀柱頂點(diǎn)位置進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，可計(jì)算出體溫計(jì)的讀數(shù) T，檢定誤差設(shè)為-0. 05°C?+0. 05°C，若T滿足T檢-0. 05 < T < T檢+0. 05,則為合格產(chǎn) 品，并在窗口顯示溫度計(jì)讀數(shù)T及是否合格字樣，否則為不合格，在窗口顯示溫度計(jì)讀數(shù)T 及不合格字樣并輸出信號(hào)。
[0008] 本發(fā)明提供的基于機(jī)器視覺(jué)軟件對(duì)水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定，檢定溫度為特定溫度： 37°C、41°C、42. 5°C，具體步驟如下： 1) 將需要檢定的體溫計(jì)置于恒溫槽中至水銀柱高度穩(wěn)定，恒溫槽溫度為檢定溫度Te 2) 利用CMOS線陣相機(jī)采集步驟1處理下的水銀體溫計(jì)圖像，對(duì)獲得的圖像進(jìn)行增強(qiáng)對(duì) 比度和底帽變換等預(yù)處理； 3) 對(duì)一個(gè)合格體溫計(jì)圖像創(chuàng)建興趣區(qū)域，生成模板，利用模板對(duì)被檢定體溫計(jì)圖像進(jìn) 行相關(guān)性模板匹配，獲得只包含體溫計(jì)刻度與水銀柱的圖像，在生成模板與模板匹配中運(yùn) 用圖像金字塔大大縮短了運(yùn)行時(shí)間； 4) 通過(guò)閾值與區(qū)域分割分別識(shí)別出體溫計(jì)上刻度線的長(zhǎng)刻度與水銀柱高度，對(duì)水銀柱 區(qū)域進(jìn)行三次開(kāi)運(yùn)算消除光照影響及底帽變換后產(chǎn)生的水銀柱頂端細(xì)小突出物或毛刺，水 銀柱長(zhǎng)度基本未改變。因長(zhǎng)刻度線垂直于水平線，所以各個(gè)長(zhǎng)刻度線的列坐標(biāo)都不同，則可 識(shí)別出各個(gè)長(zhǎng)刻度線的列坐標(biāo)位置（C tlC1, C2, C3, (V-C14)作為長(zhǎng)刻度線的位置，計(jì)算單位像 素對(duì)應(yīng)的溫度值^^ = 體溫計(jì)35°°處位置為，，利用水銀柱頂端像素點(diǎn)的列 坐標(biāo)最小的特點(diǎn)識(shí)別到水銀柱頂點(diǎn)的位置^ ,計(jì)算得體溫計(jì)度數(shù)為τ = X(? - &)+35。
[0009] 5)檢定誤差設(shè)為-0.05°C?+0.05°C，判斷T是否滿足T檢-0.05彡T彡T檢+0.05， 若滿足則為合格產(chǎn)品，并在窗口顯示溫度計(jì)讀數(shù)T及是否合格字樣，否則為不合格在窗口 顯示溫度計(jì)讀數(shù)T及不合格字樣并輸出信號(hào)。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是：可利用機(jī)器視覺(jué)圖像處理與模式識(shí)別獲取體溫計(jì)溫度值并 進(jìn)行自動(dòng)檢定，又可代替人工，減少減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度與檢定過(guò)程中的誤差，降低了生產(chǎn)成 本，同時(shí)提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本發(fā)明所述基于機(jī)器視覺(jué)的水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定方法的流程示意圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明所述基于機(jī)器視覺(jué)的水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定系統(tǒng)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面對(duì)照實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)介紹，但保護(hù)范圍不被此限制。
[0014] 實(shí)施例1 一種基于機(jī)器視覺(jué)的水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定方法，流程如圖1所示，圖2為 本發(fā)明所述基于機(jī)器視覺(jué)的水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定系統(tǒng)示意圖。
[0015] 具體步驟為： 1)將需要檢定的體溫計(jì)置于恒溫槽中至水銀柱高度穩(wěn)定，恒溫槽溫度為檢定溫度？k。
[0016] 2)利用CMOS線陣相機(jī)采集步驟1處理下的水銀體溫計(jì)圖像，將圖像傳入計(jì)算機(jī) 利用HALCON機(jī)器視覺(jué)軟件對(duì)獲得的圖像進(jìn)行增強(qiáng)對(duì)比度和底帽變換等預(yù)處理。底帽變換 (bot-hat)即為在閉運(yùn)算圖像中減去原圖像的算法。設(shè)/(AM是輸入圖像，是結(jié)構(gòu) 元，結(jié)構(gòu)元^對(duì)圖像/的閉運(yùn)算記為/ = ,底帽變換即為g = (/?)-/。底帽 變換突出了亮背景中的刻度與水銀柱等暗區(qū)域，消除了背景的影響。
[0017] 3)采用相關(guān)匹配法與圖像金字塔法相結(jié)合的方法對(duì)圖像進(jìn)行模板匹配。首先，創(chuàng) 建興趣區(qū)域，生成四層金字塔圖像的模板；然后，利用模板對(duì)被檢定體溫計(jì)圖像進(jìn)行相關(guān)性 模板匹配，在進(jìn)行匹配時(shí)被匹配圖像同樣先生成四層金字塔圖像，由高級(jí)向低級(jí)逐級(jí)匹配； 最后，由匹配后返回的匹配區(qū)域中心坐標(biāo)為中心畫(huà)出所需區(qū)域，獲得只包含體溫計(jì)刻度與 水銀柱的圖像。在生成模板與模板匹配中運(yùn)用圖像金字塔大大縮短了運(yùn)行時(shí)間。其中，相 關(guān)性匹配的主要參數(shù)是歸一化系數(shù)ncc (normalized cross correlation)，值域?yàn)閇-1，1]， 一般ncc比1小，當(dāng)模板與匹配圖像相同時(shí)取得最大值1。歸一化系數(shù)函數(shù)為

【權(quán)利要求】
1. 一種基于機(jī)器視覺(jué)的水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定方法，其特征在于：分別對(duì)37°C、41°C、 42. 5°C三個(gè)溫度示數(shù)進(jìn)行自動(dòng)檢定，包括如下步驟： 步驟1，利用CMOS線陣相機(jī)采集在恒溫槽中處理后的待檢定水銀體溫計(jì)圖像，恒溫槽 溫度為檢定溫度；，對(duì)獲得的圖像進(jìn)行增強(qiáng)對(duì)比度和底帽變換預(yù)處理； 步驟2,根據(jù)預(yù)處理后的圖像，通過(guò)相關(guān)性模板匹配法與圖像金字塔搜索法相結(jié)合的方 法獲得只包含刻度與水銀柱的圖像；用閾值分割的方法獲取刻度與水銀柱區(qū)域；最后計(jì)算 出溫度計(jì)的讀數(shù)； 步驟3,判斷體溫計(jì)度數(shù)7是否近似等于或者等于檢測(cè)溫度7^ ,誤差范圍為-0. 05? +0.05,若T不在誤差范圍內(nèi)視為不合格產(chǎn)品，在輸送過(guò)程給與踢出處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定方法，其特征在于：所述步驟1中增強(qiáng) 圖像對(duì)比度和底帽變換預(yù)處理為有效突出刻度與水銀柱區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水銀體溫計(jì)自動(dòng)檢定方法，其特征在于：所述步驟2中根據(jù) 預(yù)處理的圖像識(shí)別出刻度與水銀柱高度，計(jì)算溫度計(jì)度數(shù)的過(guò)程步驟如下： 步驟201，采用相關(guān)匹配法與圖像金字塔法相結(jié)合的方法對(duì)圖像進(jìn)行模板匹配，對(duì)體溫 計(jì)圖像創(chuàng)建興趣區(qū)域，生成模板，利用模板對(duì)被檢定體溫計(jì)圖像進(jìn)行相關(guān)性模板匹配，獲得 只包含體溫計(jì)刻度與水銀柱的圖像； 步驟202,通過(guò)閾值與區(qū)域分割分別識(shí)別出體溫計(jì)的刻度與水銀柱，對(duì)水銀柱區(qū)域進(jìn) 行三次開(kāi)運(yùn)算消除光照影響及底帽變換后產(chǎn)生的水銀柱頂端細(xì)小突出物或毛刺，水銀柱長(zhǎng) 度未改變；識(shí)別出各個(gè)長(zhǎng)刻度線的列坐標(biāo)位置（〇)，(：1，02,03,0心"(：14)作為長(zhǎng)刻度線的位 置； 步驟203,由刻度的列坐標(biāo)值與水銀柱頂點(diǎn)位置進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，計(jì)算出體溫計(jì)的讀數(shù)T，檢定誤差設(shè)為-0. 05°C?+0. 05°C，若T滿足T檢-0. 05 <T<T檢+0. 05,則為合格產(chǎn) 品，并在窗口顯示溫度計(jì)讀數(shù)T及是否合格字樣，否則為不合格，在窗口顯示溫度計(jì)讀數(shù)T 及不合格字樣并輸出信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01K15/00GK104316220SQ201410542546
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】葛廣英, 張銀蘋, 葛菁 申請(qǐng)人:聊城大學(xué)