[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

说明书

技术领域

本发明涉及水表领域，具体涉及一种基于高速摄像的水表齿轮实时识别系统及方法。

背景技术

目前国内的水表示值误差实验的监测装置普遍采用的是激光传感器技术或图像式水表误 差监测系统，上述两种方式缺点如下：其方法本身精度偏低，有一定的测量误差，并且在水 表表盘进水、有灰尘等情况下精度也会受到影响从而导致误差较大；另一方面，这两种方法 的识别能力是齿轮转动一圈的位置变化，测量精度偏低。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了水表齿轮识别系统及方法，本发明可识别齿 轮转动一个齿位的变化，精度更高。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种基于高速摄像的水表齿轮实时识别系统，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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FPGA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。

进一步的，处理器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。

进一步的，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。

所述ARM检测引脚电平的变化，检测电平由高变低则开始检测工作，配置图像传感器， ARM控制FPGA开始进行图像分析。

进一步的，所述处理器电路与上位机通信，处理器电路还与按键模块相连，所述的按键 模块包括两个修改识别对象参数按键、一个控制闪关灯开关键和一个调整识别半径按键，四 个按键用于与LCD显示屏配合设置识别和查询参数。