液体温度表自动检定中的图像处理技术

　　玻璃液体温度表的检定一般有定点法和比较法。前者主要用于基准或标准实验室,而后者则用于一般计量实验室和工业企业计量室。比较法检定一般靠人工操作,人眼读数,数据处理由操作人员完成,因而读数工作量大,工作效率低,加之批量检定,操作人员容易因疲劳而出现漏洞。为了提高检定效率,降低检定工作的劳动强度,我们研制出了一套新的温度表检定系统。它采用HJ3A型恒温槽对液体温度表进行检定,温度值读取、数据处理以及检定结果的给出,均由计算机完成,提高了检定的自动化程度和准确度。

　　一、温度表自动检定方法及装置

　　温度表自动检定系统组成如图1所示。将摄像机置于低温恒温槽观察窗的窗口内,通过调节外加灯光和摄像机的位置及焦距,获得清晰的温度表读数图像。该图像通过安装在计算机内的专用图像采集卡输入计算机,在计算机中利用所编制的图像识别软件对得到的图像进行处理,从而获得温度表的读数值。进而根据检定规程要求〔1〕,编制了数据处理及报表输出程序,可以自动给出检定报告。

　　温度表自动检定系统的软件由检定规程和温度读数两大部份组成。检定规程软件包括:示值检定、示值转换、温度表数据库查寻、检定证书打印、帮助菜单等功能。温度读数软件包括:图像处理和识别的全部内容。该软件基于Windows操作系统,采用了Visual C++6.0编程语言,运用模块化思想编制。程序算法简练实用,模块可移植性好。实验证明,软件运行性能稳定,读数准确,成功地实现了系统的基本功能。

　　二、读数图像的处理

　　读数图像的处理,是本文的主要内容。首先利用确定全局阈值的方法二值化图像,接着对二值化图像进行中值滤波,根据穿线检测法来确定温度表的位置。然后利用得到的温度表图像的位置,在灰度化的图像上进行分割,并进行图像对比度扩展,根据投影法来确定温度表上刻度线的位置与水银柱的位置,从而可以计算出刻度线间的平均距离。最后根据穿线检测法得到液面高的位置,这样在输入检定点温度数与最小分度数的情况下便可得到检定点的温度读数。

　　1.图像二值化

　　摄像机采集的读数图像如图2所示。

　　图像必须离散化才能进行进一步的处理,图像离散化的主要问题是如何确定全局阈值。全局阈值常用灰度直方图表示。灰度直方图是一种函数,它表示数字图像中每一灰度级与该灰度级出现的频数(即具有这一灰度级的像素数目)间的对应关系。本文利用图像处理软件结合全局阈值,找出最终要确定的阈值与全局阈值之间的关系,从而确定进行二值化的阈值,二值化后的读数窗口的图像如图3所示,其灰度直方图如图4所示。二值化后的读数窗口图像,经中值滤波法去除孤立点、线的噪声后,进入下一步处理。