專利名稱：一種基于圖像處理的電纜絕緣層參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電纜絕緣層參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，具體涉及一種基于圖像處理的電纜絕緣層參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電線電纜絕緣材料厚度、最小厚度和外形尺寸測(cè)量是電線電纜結(jié)構(gòu)檢查的重要內(nèi)容，同時(shí)也是絕緣、護(hù)套老化前后機(jī)械性能試驗(yàn)的重要步驟之一。目前通常采用低倍投影儀進(jìn)行測(cè)量，將試件置于低倍投影儀的工作面上，切割面與光軸垂直，沿徑向手動(dòng)調(diào)整投影儀并讀數(shù)，讀數(shù)后計(jì)算絕緣線芯的絕緣平均厚度、最小厚度和外形尺寸。采用低倍投影儀進(jìn)行上述測(cè)量，需要不斷手動(dòng)調(diào)整、多次人工讀數(shù)，費(fèi)時(shí)耗力，效率非常低，而且測(cè)量精度不高， 嚴(yán)重制約了電纜檢測(cè)效率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種基于圖像處理的電纜絕緣層參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量和讀數(shù)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思如下首先利用光學(xué)成像系統(tǒng)將電纜絕緣層的切割面等試件成清晰的像，通過圖像接收和采集系統(tǒng)(比如CCD)把光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再通過圖像采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將采集到的信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)。圖像被采集到計(jì)算機(jī)以后，由軟件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)圖像預(yù)處理、邊緣檢測(cè)處理、尺寸測(cè)量計(jì)算全部過程，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)量讀數(shù)，克服了采用低倍投影儀不斷手動(dòng)調(diào)整電纜絕緣層、多次人工讀數(shù)、計(jì)算的缺點(diǎn)。一種基于圖像處理的電纜絕緣層參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，包括光源、光學(xué)成像裝置和計(jì)算機(jī)，其特征在于還包括與光學(xué)成像裝置相連接的CCD攝像機(jī)，所述的光學(xué)成像裝置將電纜絕緣層切割面的景象投影到CCD攝像機(jī)的焦平面上，CCD將光信號(hào)，即該切割面的景象，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并經(jīng)過攝像機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后將圖像信息傳遞給上述計(jì)算機(jī)。鑒于本系統(tǒng)測(cè)量試件的特點(diǎn)，光學(xué)成像裝置的成像模式采用光學(xué)顯微鏡成像模式，光學(xué)顯微鏡帶有物鏡和目鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)微小圖像的放大。上述光源包括環(huán)形LED光源，熒光光源，鹵素光源，從而在觀察不同的標(biāo)本時(shí)，可以正確選擇與之相適應(yīng)的輔助光源。本實(shí)用新型將數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用到電纜絕緣層檢測(cè)，具有運(yùn)行可靠、動(dòng)態(tài)范圍大，精度高、安裝方便、操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、投資少、占地面積小、設(shè)備靈活便于移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)；實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)量讀數(shù)，克服了采用低倍投影儀不斷手動(dòng)調(diào)整電纜絕緣層、多次人工讀數(shù)、計(jì)算的缺點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的測(cè)量方法流程示意圖。[0011]其中，1、光源，2、光學(xué)成像裝置，3、計(jì)算機(jī)，4、CXD攝像機(jī)，5、A/D轉(zhuǎn)換模塊。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括光源1、光學(xué)成像裝置2和計(jì)算機(jī)3，其特征在于還包括與光學(xué)成像裝置2相連接的CCD攝像機(jī)4，所述的光學(xué)成像裝置2將電纜絕緣層切割面的景象投影到CCD攝像機(jī)1的焦平面上，CCD將光信號(hào)，即該切割面的景象，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并經(jīng)過攝像機(jī)4的A/D轉(zhuǎn)換模塊5轉(zhuǎn)換后將圖像信息傳遞給上述計(jì)算機(jī)3。鑒于本系統(tǒng)測(cè)量試件的特點(diǎn)，光學(xué)成像裝置2的成像模式采用光學(xué)顯微鏡成像模式，光學(xué)顯微鏡帶有物鏡和目鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)微小圖像的放大。優(yōu)先選用可以連續(xù)變倍的視頻光學(xué)顯微鏡，將真實(shí)物體的景象完整地投影到攝像機(jī)的焦平面上，其中鏡頭的選擇主要是根據(jù)成像面尺寸、焦距、視角、工作范圍、倍率、景深和接口等參數(shù)。本實(shí)用新型中物鏡選用了畸變小的物方遠(yuǎn)心鏡頭，其放大倍數(shù)0.2X-1.2X ；視場(chǎng)范圍24X18mm-4X3mm;工作距離115mm，滿足使用要求，如采用型號(hào)ZD0212的光學(xué)顯微鏡。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中為了保證所采集的電纜絕緣層圖像清晰而引入獨(dú)立光源，而且考慮到絕緣層的不同型號(hào)和顏色以及光線強(qiáng)度變化的影響，本實(shí)用新型可搭配多種光源1，包括環(huán)形LED光源，熒光光源，鹵素光源，從而在觀察不同的標(biāo)本時(shí)，可以正確選擇與之相適應(yīng)的輔助光源。上述CCD攝像機(jī)4采用高傳輸率、高分辨率、高靈敏度的UC系列CCD數(shù)字?jǐn)z像機(jī)， CCD攝像機(jī)和顯微鏡相接。CCD是一種電荷耦合器件，其功能是把光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變成電信號(hào)， CCD首先在光敏成像區(qū)積累信號(hào)電荷，然后在場(chǎng)消隱期間，由場(chǎng)CCD移位寄存器把信號(hào)電荷一行一行傳送到存儲(chǔ)區(qū)中，每行信號(hào)電荷由行CCD移位寄存器傳送到輸出端形成視頻信號(hào)。上述CXD攝像機(jī)4內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換模塊5，由C⑶轉(zhuǎn)換的電信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號(hào)并通過USB接口輸入到計(jì)算機(jī)。上述C⑶芯片可以采用最適合人眼的幀頻(30幀 /秒)，200萬像素，不需要外部電源，不需要額外的圖像采集卡，直接實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)化，并配合 480Mbits/sec的高速USB接口直接送入計(jì)算機(jī)。利用本實(shí)用新型對(duì)電纜絕緣層參數(shù)測(cè)量的方法，包括以下步驟首先調(diào)整光源使電纜絕緣層的切割面與光線方向垂直，利用將電纜絕緣層的切割面圖像完整地投影到CCD視頻攝像機(jī)的焦平面上，然后CCD視頻攝像機(jī)把電纜絕緣層的切割面圖的光圖像轉(zhuǎn)變成電圖像，再按像素逐行讀出電圖像使之轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，該電信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后通過USB接口輸入到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)利用測(cè)量程序?qū)Σ杉膱D像進(jìn)行預(yù)處理、 邊緣檢測(cè)等處理后，能得到電纜絕緣層圖像的邊界輪廓圖，最后經(jīng)過尺寸測(cè)量的算法計(jì)算出待測(cè)參數(shù)。在采集電纜絕緣層尺寸前必須進(jìn)行定標(biāo)，定標(biāo)的目的是確定實(shí)際尺寸和像素尺寸的轉(zhuǎn)化關(guān)系，在不同的放大倍數(shù)下定標(biāo)系數(shù)不同。所以正式測(cè)量前先把標(biāo)準(zhǔn)件放在測(cè)量平臺(tái)上，橫截面與光線方向垂直，根據(jù)在計(jì)算機(jī)中看到的實(shí)時(shí)圖像情況，調(diào)整好光源，調(diào)整顯微鏡鏡頭的放大倍數(shù)，調(diào)整高度(鏡頭到試件的距離)，使圖像清晰并占視場(chǎng)的2/3以上像素，根據(jù)像素尺寸和標(biāo)準(zhǔn)件的大小確定定標(biāo)系數(shù)。定標(biāo)結(jié)束后，將電纜絕緣層的切割面放置于視頻顯微鏡的測(cè)量平臺(tái)，再調(diào)節(jié)鏡頭高度，使圖像清晰。后面的工作就是對(duì)采集的圖像進(jìn)
4行預(yù)處理，包括圖像去噪，濾波，圖像二值化等，然后進(jìn)行邊緣檢測(cè)和輪廓提取，再根據(jù)相應(yīng)的算法進(jìn)行尺寸測(cè)量，根據(jù)定標(biāo)系數(shù)直接給出實(shí)際的尺寸。如圖2所示，利用本實(shí)用新型進(jìn)行電纜絕緣層參數(shù)測(cè)量，開始系統(tǒng)、系統(tǒng)初始化后，初次測(cè)量時(shí)需要定標(biāo)，定標(biāo)結(jié)束后，定標(biāo)的目的是確定實(shí)際尺寸和像素尺寸的轉(zhuǎn)化關(guān)系，在不同的放大倍數(shù)下定標(biāo)系數(shù)不同。定標(biāo)結(jié)束后，就可以采集電纜絕緣層試樣的圖像， 圖像采集結(jié)束后輸入信息(包括電纜規(guī)格、生產(chǎn)廠家、環(huán)境溫度、濕度、檢驗(yàn)人等信息)，測(cè)量時(shí)可以根據(jù)試樣形狀選擇手動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)測(cè)量，所謂手動(dòng)主要是對(duì)于非常不規(guī)則圖樣， 在尺寸測(cè)量算法中采用的是區(qū)域標(biāo)記的原理，一般的區(qū)域標(biāo)記對(duì)簡(jiǎn)單的方形和圓形實(shí)用， 本算法中采用較實(shí)用的像素標(biāo)記法，標(biāo)記出符合連通性質(zhì)的所有連同區(qū)域。但如果采集的圖樣很復(fù)雜，在算法處理中也可能形成標(biāo)記誤差，所以為了保證精度，建議手動(dòng)方式。所謂手動(dòng)只是在圖像輪廓的基礎(chǔ)上手動(dòng)確定一個(gè)圖像位置，其它過程是自動(dòng)完成的。測(cè)量結(jié)束后，測(cè)試結(jié)果及有關(guān)試樣的詳細(xì)信息可直接顯示、存儲(chǔ)和進(jìn)行報(bào)表打印。本實(shí)用新型所采用的電纜絕緣層參數(shù)測(cè)量軟件的實(shí)現(xiàn)是采用VC++6. 0為工具，設(shè)計(jì)出的軟件功能齊全，人機(jī)界面交互方便，操作靈活簡(jiǎn)單，主要完成的功能有系統(tǒng)定標(biāo)，圖像采集，圖像預(yù)處理，圖像尺寸測(cè)量，報(bào)表存儲(chǔ)和打印等。
權(quán)利要求1.一種基于圖像處理的電纜絕緣層參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，包括光源(1)、光學(xué)成像裝置(2)和計(jì)算機(jī)(3)，其特征在于還包括與光學(xué)成像裝置( 相連接的CCD攝像機(jī)G)，所述的光學(xué)成像裝置(1)將電纜絕緣層切割面的景象投影到CCD攝像機(jī)的焦平面上，CCD將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并經(jīng)過攝像機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換模塊( 轉(zhuǎn)換后將圖像信息傳遞給上述計(jì)算機(jī)(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述光學(xué)成像裝置(2)為光學(xué)顯微鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述光源(1)包括環(huán)形LED光源、熒光光源或鹵素光源。
專利摘要一種基于圖像處理的電纜絕緣層參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，包括光源、光學(xué)成像裝置和計(jì)算機(jī)，以及與光學(xué)成像裝置相連接的CCD攝像機(jī)，光學(xué)成像裝置將電纜絕緣層切割面的景象投影到CCD攝像機(jī)的焦平面上，CCD將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并經(jīng)過攝像機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后將圖像信息傳遞給計(jì)算機(jī)。上述光學(xué)成像裝置可以是光學(xué)顯微鏡；上述光源包括環(huán)形LED光源，熒光光源，鹵素光源。本實(shí)用新型將數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用到電纜絕緣層檢測(cè)，具有運(yùn)行可靠、動(dòng)態(tài)范圍大，精度高、安裝方便、操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、投資少、占地面積小、設(shè)備靈活便于移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)；實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)量讀數(shù)，克服了采用低倍投影儀不斷手動(dòng)調(diào)整電纜絕緣層、多次人工讀數(shù)、計(jì)算的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B11/24GK201983763SQ20102067824
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者包大勇, 周保華, 崔鳳英, 毛成濤, 江守和, 滿忠雷, 王延海, 童剛, 范成林, 魏剛 申請(qǐng)人:山東出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心