[发明专利]一种基于高速摄像的水表齿轮实时识别系统及方法

权利要求书

1.一种基于高速摄像的水表齿轮实时识别系统，其特征是，包括图像采集装置，用于实 时采集水表齿轮的光学影像并将光学影像信息传输至图像处理装置；

所述图像处理装置将光学影像转换为电荷影像，接着转换成图像信号，图像信号又通过 A/D转换器转换成数字图像信号，数字图像信号进一步传输至控制电路；

所述控制电路通过相应的接口与处理器电路相连，所述处理器电路对收到的数字信号进 行初步处理并保存至内存中，处理器电路根据内存中的图像数据进行傅里叶变换处理，在处 理器电路中，将采样点为横轴，像素值为纵轴，则最初静止状态的齿轮会有一个波形为第一 波形，在转动过程中拍摄速度快于每个齿位转动的速度，在齿轮转动中能拍摄到每个采样点 像素值的变化，当波形由第一波形变为第二波形再变为第一波形重合时，则认定为一个齿位 的变化。

2.如权利要求1所述的一种基于高速摄像的水表齿轮实时识别系统，其特征是，在图像 采集装置中，实时采集水表齿轮的光学影像并将光学影像信息传输至图像处理装置。

3.如权利要求1所述的一种基于高速摄像的水表齿轮实时识别系统，其特征是，图像处 理装置中，将光学影像转换为电荷影像，接着转换成图像信号，图像信号又通过A/D转换器转 换成数字图像信号，数字图像信号进一步传输至控制电路。

4.如权利要求1所述的一种基于高速摄像的水表齿轮实时识别系统，其特征是，所述控 制电路通过相应的接口与处理器电路相连，所述处理器电路对收到的数字信号进行初步处理 并保存至内存中，处理器电路根据内存中的图像数据进行识别和处理，识别和计算得出的结 果，将结果输出。

5.如权利要求2所述的一种基于高速摄像的水表齿轮实时识别系统，其特征是，所述图 像采集装置包括相机镜头及闪光灯，所述相机镜头摄取的光学影像。

6.如权利要求3所述的一种基于高速摄像的水表齿轮实时识别系统，其特征是，所述图 像处理装置包括高速图像传感器，相机镜头摄取的光学影像成像在高速图像传感器的表面上。

7.如权利要求1所述的一种基于高速摄像的水表齿轮实时识别系统，其特征是，所述控 制电路包括高速图像传感器控制电路，高速图像传感器控制电路通过LVDS接口将图像信息传 输给处理器电路。

8.如权利要求7所述的一种基于高速摄像的水表齿轮实时识别系统，其特征是，所述处 理器电路包括FPGA及ARM处理器，FPGA通过SPI接口对高速图像传感器进行配置，控制高速图 像传感器图像的输出分辨率和拍摄速度；

FPGA通过LVDS接口，接收高速图像传感器输出的图像，并保存到内存中，处理器电路 根据内存中的图像数据进行识别和处理，识别和计算得出的结果，将结果输出；

FPGA根据SPI接口中的CS_N片选信号控制一个图像传感器的工作与否，其中CS_N片选信 号为高电平时图像传感器工作，反之不工作。

9.如权利要求8所述的一种基于高速摄像的水表齿轮实时识别系统，其特征是，所述处 理器电路的输出还分别与LCD显示电路、脉冲输出电路、RS485输出电路及识别启停控制电路 相连；

所述LCD显示电路，用于实时显示测试状态以及用户交互；

所述脉冲输出电路，用于有源24V脉冲输出，用于连接上位机实时输出识别的结果；

所述RS485输出电路，用于配置识别的参数以及获取计算结果；

所述识别启停控制电路，通过光耦隔离，外部电路可以接无源开关信号或有源24V电路， 用于控制识别工作的开始和结束。

10.基于权利要求1-9任一所述的一种基于高速摄像的水表齿轮实时识别系统的方法，其 特征是，包括以下步骤：

步骤一：利用图像采集装置对采样点进行采样；

步骤二：对采样点的图像进行处理后将像素值传输至FPGA；

步骤三：在FPGA中进行傅里叶变换后传输至ARM处理器；

步骤四：在ARM处理器中进一步计算并判断相位是否变化，如果无变化，则表示齿轮静 止，如果相位变化由小变大又变小，则脉冲输出、LCD显示，同时，累积次数，在累积次数 后进一步计算瞬时转速。