一种指示灯光学状态自动测试方法及系统的制作方法
一种指示灯光学状态自动测试方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及指示灯测试技术领域，尤其涉及一种指示灯光学状态自动测试方法及系统。
【背景技术】
[0002]目前各类电子/电气设备为了便于观察设备的工作状态，通常都会装有指示灯，由指示灯根据设备的工作状态进行特定时间长度的点亮或熄灭，或是以一定频率交替点亮和熄灭的闪烁，以指示设备当前的工作状态。用户通过观察指示灯的点亮或熄灭时间或特定闪烁频率的光学状态即可判断电子/电气设备当前的工作状态。
[0003]为了保证电子/电气设备在实际运行时，指示灯能够根据设备的工作状态正确的执行特定时间长度的点亮、熄灭或以一定频率闪烁等动作，需要在实际投入运行前对指示灯的指示功能进行详细的测试。目前，针对电子/电气设备中指示灯的指示功能进行测试的方法主要采用以下两类方法:
[0004]一是电压电流检测方法，即通过对指示灯的电压或电流进行检测，再由电压、电流的状态判断指示灯的状态是点亮、熄灭或是以一定频率闪烁。该类方法存在两个缺点:a.由于对指示灯的电压或电流进行检测需要在硬件上预留电气接口，增加了硬件设计复杂程度，而且增加了硬件制造成本；b.由于该测试方法是通过指示灯的电压或电流状态信息来间接获取指示灯的状态信息，在某些情况下会出现误判，例如，如果仅仅是指示灯损坏，而设备其他电气部分没有损坏时，指示灯最终是点亮、熄灭还是一定频率闪烁则与指示灯的电压或电流状态信息并不对应，因而仅仅通过指示灯的电压或电流状态信息无法准确的反映指示灯最终呈现的光学状态。
[0005]二是人工观测的方法，即通过人眼观察指示灯的点亮、熄灭的光学状态，再依靠人工根据观察结果判别设备当前的工作状态，显然，此类方法无法准确获得指示灯的闪烁频率。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、能够直接测试指示灯的光学状态且测试精确度高的指示灯光学状态自动测试方法及系统。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
[0008]一种指示灯光学状态自动测试方法，步骤包括:
[0009]I)图像采集:以预设的采集速率实时采集被测设备处于指定工作状态时目标指示灯的图像；
[0010]2)图像处理及识别:对所述步骤I)输出的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中目标指不灯对应的点壳、媳灭状态；
[0011]3)光学状态检测:获取识别出的所有帧图像中持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数，并根据所述采集速率计算出点亮状态或熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到目标指示灯的光学状态检测结果；
[0012]4)测试结果分析:将所述步骤3)得到的光学状态检测结果与所述指定工作状态对应的预设光学状态进行对比，根据对比结果判断目标指示灯的光学状态是否符合设计要求。
[0013]作为本发明方法的进一步改进:所述步骤2)中具体是通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态。
[0014]作为本发明方法的进一步改进，所述通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态的具体步骤为:
[0015]2.1)灰度图像转换:将所述步骤I)输出的每一帧图像转换为灰度图像；
[0016]2.2) 二值化处理:根据预设阈值对转换得到的每一帧灰度图像进行二值化处理，得到二值化处理后的灰度图像；
[0017]2.3)像素点统计:统计每一帧所述二值化处理后的灰度图像中灰度数值大于所述预设阈值的像素点数Q、以及灰度数值小于预设阈值的像素点数P ；
[0018]2.4)状态识别:判断每一帧图像对应的所述像素点数Q、像素点数P与状态判断阈值的大小，若满足Q/(P+Q)>S’，则对应帧图像识别为点亮状态；若满足Q/(P+Q)〈 = S’，则对应帧图像识别为熄灭状态，其中S’为预设的状态判断阈值。
[0019]作为本发明方法的进一步改进，所述步骤3)中计算点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率的的具体步骤为:
[0020]3.1)由所述采集速率计算相邻两帧图像之间的时间间隔T ;获取所有帧图像识别出的点亮状态或熄灭状态，并统计持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数n，按式(n-1) XT计算得到点亮状态或媳灭状态的持续时间；
[0021]3.2)由点亮状态、熄灭状态的持续时间得到点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的闪烁周期为tl+t2，其中tl为一个闪烁周期内点亮状态的持续时间，t2为一个闪烁周期内熄灭状态的持续时间；
[0022]3.3)根据闪烁周期计算得到闪烁状态的频率为l/(tl+t2)。
[0023]作为本发明方法的进一步改进，所述骤I)后还包括图像截取步骤，具体步骤为:根据预先获得的目标指示灯在图像中的坐标，截取采集到的每一帧图像中以指示灯坐标为中心的局部图像。
[0024]一种指示灯光学状态自动测试系统，包括:
[0025]图像采集模块，用于以预设采集速率实时采集被测设备处于指定工作状态时目标指示灯的图像；
[0026]图像处理及识别模块，用于对所述图像采集模块输出的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态；
[0027]光学状态检测模块，获取识别出的所有帧图像中持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数，并根据采集速率计算出点亮、熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到目标指示灯的光学状态检测结果；
[0028]测试结果分析模块，用于将所述光学状态检测模块得到的光学状态检测结果与所述指定工作状态对应的预设光学状态进行对比，根据对比结果判断目标指示灯的光学状态是否符合设计要求。
[0029]作为本发明系统的进一步改进:所述图像处理及识别模块为图像亮度计算及分析模块，所述图像亮度计算及分析模块用于通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态。
[0030]作为本发明系统的进一步改进:所述图像亮度计算及分析模块包括依次连接的灰度转换单元、二值化处理单元、像素点统计单元以及状态识别单元；
[0031]所述灰度转换单元用于将所述图像采集模块输出的每一帧图像转换为灰度图像；所述二值化处理单元用于根据预设阈值对获得的每一帧所述灰度图像进行二值化处理，得到二值化处理后的灰度图像；所述像素点统计单元用于统计每一帧所述二值化处理后的灰度图像中灰度数值大于所述预设阈值的像素点数Q、以及灰度数值小于预设阈值的像素点数P ;所述状态识别单元用于判断每一帧图像对应的像素点数Q、像素点数P与状态判断阈值的大小，若满足Q/(P+Q)>S’，则对应帧图像识别为点亮状态；若满足Q/(P+Q)〈 = S’，则对应帧图像识别为熄灭状态，其中S’为预设的状态判断阈值。
[0032]作为本发明系统的进一步改进:所述图像采集模块还包括图像截取单元，所述图像截取单元用于根据目标指示灯在图像中的坐标位置，截取采集到的每一帧图像中以目标指示灯的坐标为中心的局部图像。
[0033]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0034]I)本发 明结合图像识别技术实现对指示灯光学状态的自动测试，通过实时采集被测设备在指定工作状态下指示灯的图像进行处理，由每一帧图像识别出的点亮、熄灭状态检测指示灯点亮或熄灭状态持续时间、闪烁状态的频率的光学状态，实现方法简单且测试效率高，能够直接获取得到指示灯最终呈现的光学状态，获得准确的光学状态测试数据，且不需要依赖于指示灯的电气参数，能够有效避免因电气参数等误差造成的误判。
[0035]2)本发明通过图像采集及识别实现对指示灯光学状态的自动监测，有效的减少了测试过程中的人工参与，能够降低测试复杂度、减少劳动强度同时有效降低由于人工参与造成的测试误差。
[0036]3)本发明通过图像处理及识别获得每一帧画面上指示灯的点亮或是熄灭状态，再通过统计持续为点亮、熄灭状态的图像帧数，结合采集速率可计算得到点亮状态的持续时间、熄灭状态的持续时间以及闪烁周期、频率，识别效率高且测试结果完整、准确度高。
[0037]4)本发明通过将指示灯的光学状态测试结果与预设光学状态进行对比，判断指示灯是否符合设计要求，可实现指示灯的自动测试及评估，通过保存测试结果，还可以方便进行复查。
【附图说明】
[0038]图1是本实施例指示灯光学状态自动测试方法的实现流程示意图。
[0039]图2是本实施例中截取指示灯局部图像的原理示意图。
[0040]图3是本实施例中指示灯处于点亮状态时图像处理的流程及结果示意图。
[0041]图4是本实施例中指示灯处于熄灭状态时图像处理的流程及结果示意图。
[0042]图5是本实施例中指示灯LEDO的光学状态波形结果示意图。
[0043]图6是本实施例指示灯光学状态自动测试系统的结构示意图。
[0044]图7是本实施例指示灯光学状态自动测试系统中光学状态检测模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0045]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0046]如图1所示，本实施例指示灯光学状态自动测试方法，步骤包括:
[0047]I)图像采集:以预设的采集速率实时采集被测设备处于指定工作状态时目标指示灯的图像；
[0048]2)图像处理及识别:对步骤I)输出到的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中目标指不灯对应的点壳、媳灭状态；
[0049]3)光学状态检测:获取识别出的所有帧图像中持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数，并根据采集速率计算出点亮状态或熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到目标指示灯的光学状态检测结果；
[0050]4)测试结果分析:将步骤3)得到的光学状态检测结果与指定工作状态对应的预设光学状态进行对比，根据对比结果判断目标指示灯的光学状态是否符合设计要求。
[0051]本实施例结合图像识别技术实现对指示灯光学状态的自动测试，通过采集指示灯的图像识别出每一帧图像中指示灯的点亮、熄灭状态，从而直接得到指示灯在图像采集的各个时刻所处的状态，由各个时刻连续的状态即可检测出指示灯最终呈现的光学状态，即点亮或熄灭状态的持续时间以及点亮和熄灭交替所形成的闪烁状态的频率。
[0052]由于本实施指示灯光学状态的自动测试方法直接获取指示灯的光学状态，一方面不需要获取指示灯的电气参数，能够有效避免因电气参数正确但指示灯自身故障时导致的对指示灯光学状态的误判；另一方面因在测试过程中无需要与被测设备进行电气连接，被测设备在硬件上也不需要预留专用的电气接口，降低测试复杂度以及测试成本。
[0053]本实施例中，步骤I)中还包括图像截取步骤，具体步骤为:根据预先获得的目标指示灯在图像中的坐标位置，截取采集到的每一帧图像中以指示灯坐标为中心的局部图像。通过截取指示灯部分的局部图像，能够有效减少其他部分图像造成的干扰，从而降低图像识别的复杂度，提高识别率。截取的局部图像大小可根据实际情况确定，可以为包含完整指示灯的整幅图像，也可以为包含部分指示灯的部分图像。
[0054]本实施例同时对被测设备上多个指示灯的光学状态进行测试，通过摄像头分别采集各指示灯的图像进行图像处理及识别，以判断各指示灯的光学状态是否符合设计要求。在进行测试前先调整并固定好摄像头，使被测设备中含有指示灯的一面能够全部处于摄像头的拍摄范围内，再根据摄像头拍摄到的图像人工计算各指示灯在图像中的位置坐标；设置被测设备的工作状态后，开始进行测试，控制摄像头对被测设备的各指示灯进行实时拍摄；自动获取摄像头拍摄的每一帧图像数据，并根据各指示灯在图像中的位置坐标对图像进行截取，分别获得到包含各指示灯的局部图像。通过图像采集指示灯的图像数据，相比较人工方式，一方面能够有效降低测试的复杂度以及劳动强度，另一方面能够降低人工方式造成的误差，例如由人眼疲劳造成的误判。
[0055]如图2所示，本实施例中分别采集被测设备上包含各指示灯(图中仅示出LEDO、LEDU LED2三个指示灯)的完整图像，假设某个指示灯的几何中心在采集的完整图像中的位置坐标为(X，Y)，对于每一帧的完整图像，每次从当前帧的完整图像中截取以(X，Y)坐标点为中心的矩形局部图像，得到该指示灯的局部彩色图像，其中矩形局部图像的长为L，宽为W，L和W的数值根据实际需求以及不同设备上指示灯的类型及大小进行设置。按此类方法，即可分别得到LEDO、LED1、LED2指示灯的局部图像且为局部彩色图像。
[0056]本实施例中，步骤2)中具体是通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态。从每一帧图像中截取到各指示灯的局部图像后进行亮度分析计算，根据亮度分析计算结果准确的识别出指示灯处于点亮状态还是处于熄灭状态。由于亮度分析只针对包含指示灯的局部图像，因而能够避免采集的原图像中除指示灯以外其他位置图像对亮度计算产生干扰，从而进一步提高图像识别率。
[0057]本实施例中，通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指不灯对应的点壳、媳灭状态的具体步骤为:
[0058]2.1)灰度图像转换:将步骤I)输出的每一帧图像转换为灰度图像；
[0059]2.2) 二值化处理:根据预设阈值对转换得到的每一帧灰度图像进行二值化处理，得到二值化处理后的灰度图像；
[0060]2.3)像素点统计:统计每一帧二值化处理后的灰度图像中灰度数值大于预设阈值的像素点数Q、以及灰度数值小于预设阈值的像素点数P ；
[0061]2.4)状态识别:判断每一帧图像对应的像素点数Q、像素点数P与状态判断阈值的大小，若满足Q/(P+Q)>S’，则对应帧图像识别为点亮状态；若满足Q/(P+Q)〈 = S’，则对应帧图像识别为熄灭状态，其中S’为预设的状态判断阈值。
[0062]本实施例S’具体根据不同的指示灯以及指示灯局部图像长L、宽W进行调节，其取值范围为:50%?80%。
[0063]本实施例中，步骤2.1)中将图像转换为灰度图像采用最大值法，以图像中每个像素点的红色分量R(i，j)、蓝色分量B(i，j)、绿色分量G(i，j)中的最大值作为灰度数值f (i, j)，即 f(i, j) = max (R(i, j)，B(i, j)，G(i, j))，其中(i, j)表示像素点在图像中的位置坐标，得到灰度图像。在其他实施例中，步骤2 .1)中将图像转换为灰度图像还可以采用如分量法、平均值法、加权平均值法等转换方法。
[0064]灰度变换可使图像动态范围增大，对比度得到扩展，使图像清晰、特征明显，是图像增强的重要手段之一。本实施例识别指示灯点亮、熄灭状态首先执行步骤2.1)的灰度图像转换，在其他实施例中也可根据实际需求选择是否需要进行转换，例如对于红色指示灯则可以选择不进行灰度转换，即采集到红色指示灯的彩色图像后直接进行红色的二值化以及像素点统计，从而识别出红色指示灯的点亮或熄灭状态。
[0065]如图3、4所示，本实施例截取到的点亮状态或熄灭状态下指示灯的局部彩色图像后，将彩色图像转换为灰度图像，得到指示灯的局部灰度图像，再对指示灯的局部灰度图像进行二值化处理，以得到目标点而去除背景。本实施例二值化处理具体步骤为:假设指示灯的局部灰度图像中的每个像素的灰度值为f (i，j)，且f (i，j)最大值为255，亮度最小值为O ;设置灰度阈值S，S的取值应使指示灯熄灭时指示灯的局部灰度图像中有85%的像素的灰度数值小于S ;再将指示灯的局部灰度图像的每个元素的灰度值f(i，j)与灰度阈值S进行比较，若灰度值f (i，j)小于灰度阈值S，则将灰度值f (i，j)置O，即为背景；若灰度值f (i，j)大于等于灰度阈值S，则将f (i，j)置255，即为目标点，二值化处理的表达式如式
(1)、(2)所示，这样得到一组新的像素灰度数据f(i，j)，构成一幅新的指示灯的局部灰度图像。
[0066]f(i, j) = O, (f(i, j)<S)(I)
[0067]f(i, j) = 255，(f(i, j)> = S) (2)
[0068]对二值化处理后的局部灰度图像f(i，j)中像素点进行统计，计算出f (i，j)中大于灰度阈值S的像素点个数Q、以及f (i，j) ’中小于灰度阈值S的像素点个数P，表达式如式⑶、⑷所示。
[0069]Q=E (f(i，j) = O)(3)
[0070]P = Σ (f(i, j) = 255) (4)
[0071]统计得到像素点个数Q、像素点个数P后即可按照表达式Q/(P+Q)的结果判断指示灯的状态，本实施例中状态判断阈值S’取0.5，即若Q/(P+Q)>0.5时判定指示灯处于点亮状态，若Q/(P+Q)〈 = 0.5时判定指示灯处于熄灭状态，状态判断阈值S’可根据不同的指示灯以及指示灯局部图像长L、宽W进行调节。
[0072]由于闪烁状态可能对应多种不同的频率，本实施例中，对于点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态则需要计算对应的频率，计算点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率的具体步骤为:
[0073]3.1)由采集速率计算相邻两帧图像之间的时间间隔T ;获取所有帧图像识别出的点亮、熄灭状态，并统计持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数n，按式(n-1) XT计算得到点亮状态或熄灭状态的持续时间；
[0074]3.2)由点亮状态、熄灭状态的持续时间得到点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的闪烁周期为tl+t2，其中tl为一个闪烁周期内点亮状态的持续时间，t2为一个闪烁周期内熄灭状态的持续时间；
[0075]3.3)根据闪烁周期计算得到闪烁状态的频率为l/(tl+t2)。
[0076]本实施例根据摄像头的拍摄速率即可计算得到相邻两帧的时间间隔T，再根据图像处理结果累计各指示灯点亮、熄灭持续了多少帧图像，由点亮、熄灭持续时间即可得到闪烁周期及频率，从而能够准确得到指示灯包含点亮、熄灭持续时间、闪烁状态频率的光学状
??τ O
[0077]如图5所示，本实施例根据指示灯LEDO的点亮和媳灭状态的持续时间绘制指示灯的光学状态矩形图，该光学状态矩形图的获取方法具体是:绘制以X-Y直角坐标图，其中X为时间变量，且单位可以根据实际情况调整，Y为状态变量，且以1/0对应表示指示灯的点亮/熄灭状态，如图中tl?t8所示，每个周期矩形波的波峰和波谷结束时刻分别绘制在波峰和波谷的右侧，通过光学状态矩形图即可直观的获取点亮状态、熄灭状态的持续时间以及闪烁状态的频率。
[0078]本实施例中，将各指示灯实际测得的光学状态检测结果与预设光学状态进行对比，包括各指示灯的点亮持续时间、熄灭持续时间以及闪烁频率，以判断各指示灯的光学状态是否符合设计要求。被测设备设计时不同的工作状态对应指示灯不同的预设光学状态，则当设备处于某种工作状态时，指示灯实际检测到的光学状态与对应的预设光学状态不符合时，则认为指示灯的指示功能出错，即指示灯的光学状态不符合设计要求。以下为两种情况下的光学状态测试结果分析实例:
[0079]第一种:
[0080]a)光学状态预设:对于被测设备除指示灯功能部分外，其他部分都为正常工作状态，指示灯预设的光学状态为长时间点亮不熄灭；对于被测设备除指示灯功能部分外，其他部分处于故障状态，指示灯预设的光学状态为长时间熄灭不点亮。
[0081]b)测试结果分析:当被测设备除指示灯功能部分外，其他部分都正常时，若实际判断到的指示灯光学状态为长时间熄灭不点亮或是闪烁状态，则认为指示灯的指示功能不正常，不符合设计要求；当设备除指示灯功能部分外，其他部分都故障，若实际判断到的指示灯光学状态为长时间点亮不熄灭或是闪烁时，则认为指示灯的指示功能不正常，不符合设计要求。
[0082]第二种:
[0083]a)光学状态预设:对于被测设备处于第一种正常工作状态，指示灯预设光学状态为闪烁状态且闪烁频率为IHz ;对于被测设备处于第二种正常工作状态时，指示灯预设光学状态为闪烁状态且闪烁频率为0.5Hz。
[0084]b)测试结果分析:当被测设备处于第一种正常工作状态，若实际判断到的指示灯是以IHz以外(例如2Hz)的频率闪烁，则认为指示灯的指示功能不正常，不符合设计要求；当被测设备处于第二种正常工作状态，若实际判断到的指示灯是以0.5Hz以外的(例如
0.1Hz)的频率闪烁，则认为指示灯的指示功能不正常，不符合设计要求。
[0085]获得各指示灯实际测得的光学状态与预设光学状态的对比结果后进行记录，可以作为后续人工复查时使用。
[0086]如图6所示，本实施例基于图像识别技术的指示灯光学状态自动测试系统包括:
[0087]图像采集模块，用于以预设的采集速率实时采集指定工作状态下被测设备的目标指示灯的图像；
[0088]图像处理及识别模块，用于对图像采集模块输出的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中目标指不灯对应的点壳、媳灭状态；
[0089]光学状态检测模块，获取识别出的所有帧图像中持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数，并根据采集速率计算出点亮状态或熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到目标指示灯的光学状态检测结果；
[0090]测试结果分析模块，用于将光学状态检测模块得到的光学状态检测结果与指定工作状态对应的预设光学状态进行对比，根据对比结果判断目标指示灯的光学状态是否符合设计要求。
[0091]本实施例中，图像处理及识别模块为图像亮度计算及分析模块，图像亮度计算及分析模块用于通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态。
[0092]如图7所示，本实施例中图像亮度计算及分析模块 包括依次连接的灰度转换单元、二值化处理单元、像素点统计单元以及状态识别单元；灰度转换单元用于将图像采集模块输出的每一帧图像转换为灰度图像；二值化处理单元用于根据预设阈值对获得的每一帧灰度图像进行二值化处理，得到二值化处理后的灰度图像；像素点统计单元用于统计每一帧二值化处理后的灰度图像中灰度数值大于预设阈值的像素点数Q、以及灰度数值小于预设阈值的像素点数P;状态识别单元用于判断每一帧图像对应的像素点数Q、像素点数P与状态判断阈值的大小，若满足Q/(P+Q)>S’，则对应帧图像识别为点亮状态；若满足Q/(P+QX = S’，则对应帧图像识别为熄灭状态，其中S’为预设的状态判断阈值，S’根据不同的指示灯以及指示灯局部图像长L、宽W进行调节，其取值范围为:50%?80%。
[0093]本实施例中，图像采集模块还包括图像截取单元，图像截取单元用于根据目标指示灯在图像中的坐标位置，截取采集到的每一帧图像中以目标指示灯的坐标为中心的局部图像。
[0094]上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种指示灯光学状态自动测试方法，其特征在于，步骤包括: 1)图像采集:以预设的采集速率实时采集被测设备处于指定工作状态时目标指示灯的图像； 2)图像处理及识别:对所述步骤I)输出的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中目标指不灯对应的点壳、媳灭状态； 3)光学状态检测:获取识别出的所有帧图像中持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数，并根据所述采集速率计算出点亮状态或熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到目标指示灯的光学状态检测结果； 4)测试结果分析:将所述步骤3)得到的光学状态检测结果与所述指定工作状态对应的预设光学状态进行对比，根据对比结果判断目标指示灯的光学状态是否符合设计要求。2.根据权利要求1所述的指示灯光学状态自动测试方法，其特征在于:所述步骤2)中具体是通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、媳灭状态。3.根据权利要求2所述的指示灯光学状态自动测试方法，其特征在于，所述通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点壳、媳灭状态的具体步骤为: 2.1)灰度图像转换:将所述步骤I)输出的每一帧图像转换为灰度图像； 2.2) 二值化处理:根据预设阈值对转换得到的每一帧灰度图像进行二值化处理，得到二值化处理后的灰度图像； 2.3)像素点统计:统计每一帧所述二值化处理后的灰度图像中灰度数值大于所述预设阈值的像素点数Q、以及灰度数值小于预设阈值的像素点数P ; 2.4)状态识别:判断每一帧图像对应的所述像素点数Q、像素点数P与状态判断阈值的大小，若满足Q/(P+Q)>S’，则对应帧图像识别为点亮状态；若满足Q/(P+Q)〈 = S’，则对应帧图像识别为熄灭状态，其中S’为预设的状态判断阈值。4.根据权利要求1或2或3所述的指示灯光学状态自动测试方法，其特征在于，所述步骤3)中计算点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率的具体步骤为: 3.1)由所述采集速率计算相邻两帧图像之间的时间间隔T ;获取所有帧图像识别出的点亮状态或熄灭状态，并统计持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数n，按式(n-1) XT计算得到点亮状态或熄灭状态的持续时间； 3.2)由点亮状态、熄灭状态的持续时间得到点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的闪烁周期为tl+t2，其中tl为一个闪烁周期内点亮状态的持续时间，t2为一个闪烁周期内熄灭状态的持续时间； 3.3)根据闪烁周期计算得到闪烁状态的频率为l/(tl+t2)。5.根据权利要求1或2或3所述的指示灯光学状态自动测试方法，其特征在于，所述步骤I)中还包括图像截取步骤，具体步骤为:根据预先获得的目标指示灯在图像中的坐标，截取采集到的每一帧图像中以指示灯坐标为中心的局部图像。6.一种指示灯光学状态自动测试系统，其特征在于，包括: 图像采集模块，用于以预设采集速率实时采集被测设备处于指定工作状态时目标指示灯的图像； 图像处理及识别模块，用于对所述图像采集模块输出的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中目标指不灯对应的点壳、媳灭状态； 光学状态检测模块，用于获取识别出的所有帧图像中持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数，并根据所述采集速率计算出点亮状态或熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到目标指示灯的光学状态检测结果； 测试结果分析模块，用于将所述光学状态检测模块得到的光学状态检测结果与所述指定工作状态对应的预设光学状态进行对比，根据对比结果判断目标指示灯的光学状态是否符合设计要求。7.根据权利要求6所述的指示灯光学状态自动测试系统，其特征在于:所述图像处理及识别模块为图像亮度计算及分析模块，所述图像亮度计算及分析模块用于通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态。8.根据权利要求7所述的指示灯光学状态自动测试系统，其特征在于:所述图像亮度计算及分析模块包括依次连接的灰度转换单元、二值化处理单元、像素点统计单元以及状态识别单元； 所述灰度转换单元用于将所述图像采集模块输出的每一帧图像转换为灰度图像；所述二值化处理单元用于根据预设阈值对获得的每一帧所述灰度图像进行二值化处理，得到二值化处理后的灰度图像；所述像素点统计单元用于统计每一帧所述二值化处理后的灰度图像中灰度数值大于所述预设阈值的像素点数Q、以及灰度数值小于预设阈值的像素点数P ；所述状态识别单元用于判断每一帧图像对应的像素点数Q、像素点数P与状态判断阈值的大小，若满足Q/(P+Q)>S’，则对应帧图像识别为点亮状态；若满足Q/(P+Q)〈 = S’，则对应帧图像识别为熄灭状态，其中S’为预设的状态判断阈值。9.根据权利要求6或7或8所述的指示灯光学状态自动测试系统，其特征在于:所述图像采集模块还包括图像截取单元，所述图像截取单元用于根据目标指示灯在图像中的坐标位置，截取采集到的每一帧图像中以目标指示灯的坐标为中心的局部图像。
【专利摘要】本发明公开一种指示灯光学状态自动测试方法及系统，该方法步骤包括：1)以预设的采集速率实时采集被测设备处于指定工作状态时指示灯的图像；2)对采集到的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中指示灯对应的点亮、熄灭状态；3)计算点亮状态或熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到指示灯的光学状态检测结果；4)将光学状态检测结果与预设光学状态进行对比，根据对比结果判断指示灯的光学状态是否符合设计要求；该系统包括对应的图像采集模块、图像处理及识别模块、光学状态检测模块以及测试结果分析模块。本发明具有实现方法简单、能够直接对指示灯光学状态进行测试且测试结果精度高的优点。
【IPC分类】G01M11/02
【公开号】CN104897367
【申请号】CN201510208108
【发明人】袁浩, 唐爱斌, 彭辉水, 黄旺, 李文波
【申请人】南车株洲电力机车研究所有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月28日
【技术领域】
[0001]本发明涉及指示灯测试技术领域，尤其涉及一种指示灯光学状态自动测试方法及系统。
【背景技术】
[0002]目前各类电子/电气设备为了便于观察设备的工作状态，通常都会装有指示灯，由指示灯根据设备的工作状态进行特定时间长度的点亮或熄灭，或是以一定频率交替点亮和熄灭的闪烁，以指示设备当前的工作状态。用户通过观察指示灯的点亮或熄灭时间或特定闪烁频率的光学状态即可判断电子/电气设备当前的工作状态。
[0003]为了保证电子/电气设备在实际运行时，指示灯能够根据设备的工作状态正确的执行特定时间长度的点亮、熄灭或以一定频率闪烁等动作，需要在实际投入运行前对指示灯的指示功能进行详细的测试。目前，针对电子/电气设备中指示灯的指示功能进行测试的方法主要采用以下两类方法:
[0004]一是电压电流检测方法，即通过对指示灯的电压或电流进行检测，再由电压、电流的状态判断指示灯的状态是点亮、熄灭或是以一定频率闪烁。该类方法存在两个缺点:a.由于对指示灯的电压或电流进行检测需要在硬件上预留电气接口，增加了硬件设计复杂程度，而且增加了硬件制造成本；b.由于该测试方法是通过指示灯的电压或电流状态信息来间接获取指示灯的状态信息，在某些情况下会出现误判，例如，如果仅仅是指示灯损坏，而设备其他电气部分没有损坏时，指示灯最终是点亮、熄灭还是一定频率闪烁则与指示灯的电压或电流状态信息并不对应，因而仅仅通过指示灯的电压或电流状态信息无法准确的反映指示灯最终呈现的光学状态。
[0005]二是人工观测的方法，即通过人眼观察指示灯的点亮、熄灭的光学状态，再依靠人工根据观察结果判别设备当前的工作状态，显然，此类方法无法准确获得指示灯的闪烁频率。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、能够直接测试指示灯的光学状态且测试精确度高的指示灯光学状态自动测试方法及系统。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
[0008]一种指示灯光学状态自动测试方法，步骤包括:
[0009]I)图像采集:以预设的采集速率实时采集被测设备处于指定工作状态时目标指示灯的图像；
[0010]2)图像处理及识别:对所述步骤I)输出的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中目标指不灯对应的点壳、媳灭状态；
[0011]3)光学状态检测:获取识别出的所有帧图像中持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数，并根据所述采集速率计算出点亮状态或熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到目标指示灯的光学状态检测结果；
[0012]4)测试结果分析:将所述步骤3)得到的光学状态检测结果与所述指定工作状态对应的预设光学状态进行对比，根据对比结果判断目标指示灯的光学状态是否符合设计要求。
[0013]作为本发明方法的进一步改进:所述步骤2)中具体是通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态。
[0014]作为本发明方法的进一步改进，所述通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态的具体步骤为:
[0015]2.1)灰度图像转换:将所述步骤I)输出的每一帧图像转换为灰度图像；
[0016]2.2) 二值化处理:根据预设阈值对转换得到的每一帧灰度图像进行二值化处理，得到二值化处理后的灰度图像；
[0017]2.3)像素点统计:统计每一帧所述二值化处理后的灰度图像中灰度数值大于所述预设阈值的像素点数Q、以及灰度数值小于预设阈值的像素点数P ；
[0018]2.4)状态识别:判断每一帧图像对应的所述像素点数Q、像素点数P与状态判断阈值的大小，若满足Q/(P+Q)>S’，则对应帧图像识别为点亮状态；若满足Q/(P+Q)〈 = S’，则对应帧图像识别为熄灭状态，其中S’为预设的状态判断阈值。
[0019]作为本发明方法的进一步改进，所述步骤3)中计算点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率的的具体步骤为:
[0020]3.1)由所述采集速率计算相邻两帧图像之间的时间间隔T ;获取所有帧图像识别出的点亮状态或熄灭状态，并统计持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数n，按式(n-1) XT计算得到点亮状态或媳灭状态的持续时间；
[0021]3.2)由点亮状态、熄灭状态的持续时间得到点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的闪烁周期为tl+t2，其中tl为一个闪烁周期内点亮状态的持续时间，t2为一个闪烁周期内熄灭状态的持续时间；
[0022]3.3)根据闪烁周期计算得到闪烁状态的频率为l/(tl+t2)。
[0023]作为本发明方法的进一步改进，所述骤I)后还包括图像截取步骤，具体步骤为:根据预先获得的目标指示灯在图像中的坐标，截取采集到的每一帧图像中以指示灯坐标为中心的局部图像。
[0024]一种指示灯光学状态自动测试系统，包括:
[0025]图像采集模块，用于以预设采集速率实时采集被测设备处于指定工作状态时目标指示灯的图像；
[0026]图像处理及识别模块，用于对所述图像采集模块输出的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态；
[0027]光学状态检测模块，获取识别出的所有帧图像中持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数，并根据采集速率计算出点亮、熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到目标指示灯的光学状态检测结果；
[0028]测试结果分析模块，用于将所述光学状态检测模块得到的光学状态检测结果与所述指定工作状态对应的预设光学状态进行对比，根据对比结果判断目标指示灯的光学状态是否符合设计要求。
[0029]作为本发明系统的进一步改进:所述图像处理及识别模块为图像亮度计算及分析模块，所述图像亮度计算及分析模块用于通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态。
[0030]作为本发明系统的进一步改进:所述图像亮度计算及分析模块包括依次连接的灰度转换单元、二值化处理单元、像素点统计单元以及状态识别单元；
[0031]所述灰度转换单元用于将所述图像采集模块输出的每一帧图像转换为灰度图像；所述二值化处理单元用于根据预设阈值对获得的每一帧所述灰度图像进行二值化处理，得到二值化处理后的灰度图像；所述像素点统计单元用于统计每一帧所述二值化处理后的灰度图像中灰度数值大于所述预设阈值的像素点数Q、以及灰度数值小于预设阈值的像素点数P ;所述状态识别单元用于判断每一帧图像对应的像素点数Q、像素点数P与状态判断阈值的大小，若满足Q/(P+Q)>S’，则对应帧图像识别为点亮状态；若满足Q/(P+Q)〈 = S’，则对应帧图像识别为熄灭状态，其中S’为预设的状态判断阈值。
[0032]作为本发明系统的进一步改进:所述图像采集模块还包括图像截取单元，所述图像截取单元用于根据目标指示灯在图像中的坐标位置，截取采集到的每一帧图像中以目标指示灯的坐标为中心的局部图像。
[0033]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0034]I)本发 明结合图像识别技术实现对指示灯光学状态的自动测试，通过实时采集被测设备在指定工作状态下指示灯的图像进行处理，由每一帧图像识别出的点亮、熄灭状态检测指示灯点亮或熄灭状态持续时间、闪烁状态的频率的光学状态，实现方法简单且测试效率高，能够直接获取得到指示灯最终呈现的光学状态，获得准确的光学状态测试数据，且不需要依赖于指示灯的电气参数，能够有效避免因电气参数等误差造成的误判。
[0035]2)本发明通过图像采集及识别实现对指示灯光学状态的自动监测，有效的减少了测试过程中的人工参与，能够降低测试复杂度、减少劳动强度同时有效降低由于人工参与造成的测试误差。
[0036]3)本发明通过图像处理及识别获得每一帧画面上指示灯的点亮或是熄灭状态，再通过统计持续为点亮、熄灭状态的图像帧数，结合采集速率可计算得到点亮状态的持续时间、熄灭状态的持续时间以及闪烁周期、频率，识别效率高且测试结果完整、准确度高。
[0037]4)本发明通过将指示灯的光学状态测试结果与预设光学状态进行对比，判断指示灯是否符合设计要求，可实现指示灯的自动测试及评估，通过保存测试结果，还可以方便进行复查。
【附图说明】
[0038]图1是本实施例指示灯光学状态自动测试方法的实现流程示意图。
[0039]图2是本实施例中截取指示灯局部图像的原理示意图。
[0040]图3是本实施例中指示灯处于点亮状态时图像处理的流程及结果示意图。
[0041]图4是本实施例中指示灯处于熄灭状态时图像处理的流程及结果示意图。
[0042]图5是本实施例中指示灯LEDO的光学状态波形结果示意图。
[0043]图6是本实施例指示灯光学状态自动测试系统的结构示意图。
[0044]图7是本实施例指示灯光学状态自动测试系统中光学状态检测模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0045]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0046]如图1所示，本实施例指示灯光学状态自动测试方法，步骤包括:
[0047]I)图像采集:以预设的采集速率实时采集被测设备处于指定工作状态时目标指示灯的图像；
[0048]2)图像处理及识别:对步骤I)输出到的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中目标指不灯对应的点壳、媳灭状态；
[0049]3)光学状态检测:获取识别出的所有帧图像中持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数，并根据采集速率计算出点亮状态或熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到目标指示灯的光学状态检测结果；
[0050]4)测试结果分析:将步骤3)得到的光学状态检测结果与指定工作状态对应的预设光学状态进行对比，根据对比结果判断目标指示灯的光学状态是否符合设计要求。
[0051]本实施例结合图像识别技术实现对指示灯光学状态的自动测试，通过采集指示灯的图像识别出每一帧图像中指示灯的点亮、熄灭状态，从而直接得到指示灯在图像采集的各个时刻所处的状态，由各个时刻连续的状态即可检测出指示灯最终呈现的光学状态，即点亮或熄灭状态的持续时间以及点亮和熄灭交替所形成的闪烁状态的频率。
[0052]由于本实施指示灯光学状态的自动测试方法直接获取指示灯的光学状态，一方面不需要获取指示灯的电气参数，能够有效避免因电气参数正确但指示灯自身故障时导致的对指示灯光学状态的误判；另一方面因在测试过程中无需要与被测设备进行电气连接，被测设备在硬件上也不需要预留专用的电气接口，降低测试复杂度以及测试成本。
[0053]本实施例中，步骤I)中还包括图像截取步骤，具体步骤为:根据预先获得的目标指示灯在图像中的坐标位置，截取采集到的每一帧图像中以指示灯坐标为中心的局部图像。通过截取指示灯部分的局部图像，能够有效减少其他部分图像造成的干扰，从而降低图像识别的复杂度，提高识别率。截取的局部图像大小可根据实际情况确定，可以为包含完整指示灯的整幅图像，也可以为包含部分指示灯的部分图像。
[0054]本实施例同时对被测设备上多个指示灯的光学状态进行测试，通过摄像头分别采集各指示灯的图像进行图像处理及识别，以判断各指示灯的光学状态是否符合设计要求。在进行测试前先调整并固定好摄像头，使被测设备中含有指示灯的一面能够全部处于摄像头的拍摄范围内，再根据摄像头拍摄到的图像人工计算各指示灯在图像中的位置坐标；设置被测设备的工作状态后，开始进行测试，控制摄像头对被测设备的各指示灯进行实时拍摄；自动获取摄像头拍摄的每一帧图像数据，并根据各指示灯在图像中的位置坐标对图像进行截取，分别获得到包含各指示灯的局部图像。通过图像采集指示灯的图像数据，相比较人工方式，一方面能够有效降低测试的复杂度以及劳动强度，另一方面能够降低人工方式造成的误差，例如由人眼疲劳造成的误判。
[0055]如图2所示，本实施例中分别采集被测设备上包含各指示灯(图中仅示出LEDO、LEDU LED2三个指示灯)的完整图像，假设某个指示灯的几何中心在采集的完整图像中的位置坐标为(X，Y)，对于每一帧的完整图像，每次从当前帧的完整图像中截取以(X，Y)坐标点为中心的矩形局部图像，得到该指示灯的局部彩色图像，其中矩形局部图像的长为L，宽为W，L和W的数值根据实际需求以及不同设备上指示灯的类型及大小进行设置。按此类方法，即可分别得到LEDO、LED1、LED2指示灯的局部图像且为局部彩色图像。
[0056]本实施例中，步骤2)中具体是通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态。从每一帧图像中截取到各指示灯的局部图像后进行亮度分析计算，根据亮度分析计算结果准确的识别出指示灯处于点亮状态还是处于熄灭状态。由于亮度分析只针对包含指示灯的局部图像，因而能够避免采集的原图像中除指示灯以外其他位置图像对亮度计算产生干扰，从而进一步提高图像识别率。
[0057]本实施例中，通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指不灯对应的点壳、媳灭状态的具体步骤为:
[0058]2.1)灰度图像转换:将步骤I)输出的每一帧图像转换为灰度图像；
[0059]2.2) 二值化处理:根据预设阈值对转换得到的每一帧灰度图像进行二值化处理，得到二值化处理后的灰度图像；
[0060]2.3)像素点统计:统计每一帧二值化处理后的灰度图像中灰度数值大于预设阈值的像素点数Q、以及灰度数值小于预设阈值的像素点数P ；
[0061]2.4)状态识别:判断每一帧图像对应的像素点数Q、像素点数P与状态判断阈值的大小，若满足Q/(P+Q)>S’，则对应帧图像识别为点亮状态；若满足Q/(P+Q)〈 = S’，则对应帧图像识别为熄灭状态，其中S’为预设的状态判断阈值。
[0062]本实施例S’具体根据不同的指示灯以及指示灯局部图像长L、宽W进行调节，其取值范围为:50%?80%。
[0063]本实施例中，步骤2.1)中将图像转换为灰度图像采用最大值法，以图像中每个像素点的红色分量R(i，j)、蓝色分量B(i，j)、绿色分量G(i，j)中的最大值作为灰度数值f (i, j)，即 f(i, j) = max (R(i, j)，B(i, j)，G(i, j))，其中(i, j)表示像素点在图像中的位置坐标，得到灰度图像。在其他实施例中，步骤2 .1)中将图像转换为灰度图像还可以采用如分量法、平均值法、加权平均值法等转换方法。
[0064]灰度变换可使图像动态范围增大，对比度得到扩展，使图像清晰、特征明显，是图像增强的重要手段之一。本实施例识别指示灯点亮、熄灭状态首先执行步骤2.1)的灰度图像转换，在其他实施例中也可根据实际需求选择是否需要进行转换，例如对于红色指示灯则可以选择不进行灰度转换，即采集到红色指示灯的彩色图像后直接进行红色的二值化以及像素点统计，从而识别出红色指示灯的点亮或熄灭状态。
[0065]如图3、4所示，本实施例截取到的点亮状态或熄灭状态下指示灯的局部彩色图像后，将彩色图像转换为灰度图像，得到指示灯的局部灰度图像，再对指示灯的局部灰度图像进行二值化处理，以得到目标点而去除背景。本实施例二值化处理具体步骤为:假设指示灯的局部灰度图像中的每个像素的灰度值为f (i，j)，且f (i，j)最大值为255，亮度最小值为O ;设置灰度阈值S，S的取值应使指示灯熄灭时指示灯的局部灰度图像中有85%的像素的灰度数值小于S ;再将指示灯的局部灰度图像的每个元素的灰度值f(i，j)与灰度阈值S进行比较，若灰度值f (i，j)小于灰度阈值S，则将灰度值f (i，j)置O，即为背景；若灰度值f (i，j)大于等于灰度阈值S，则将f (i，j)置255，即为目标点，二值化处理的表达式如式
(1)、(2)所示，这样得到一组新的像素灰度数据f(i，j)，构成一幅新的指示灯的局部灰度图像。
[0066]f(i, j) = O, (f(i, j)<S)(I)
[0067]f(i, j) = 255，(f(i, j)> = S) (2)
[0068]对二值化处理后的局部灰度图像f(i，j)中像素点进行统计，计算出f (i，j)中大于灰度阈值S的像素点个数Q、以及f (i，j) ’中小于灰度阈值S的像素点个数P，表达式如式⑶、⑷所示。
[0069]Q=E (f(i，j) = O)(3)
[0070]P = Σ (f(i, j) = 255) (4)
[0071]统计得到像素点个数Q、像素点个数P后即可按照表达式Q/(P+Q)的结果判断指示灯的状态，本实施例中状态判断阈值S’取0.5，即若Q/(P+Q)>0.5时判定指示灯处于点亮状态，若Q/(P+Q)〈 = 0.5时判定指示灯处于熄灭状态，状态判断阈值S’可根据不同的指示灯以及指示灯局部图像长L、宽W进行调节。
[0072]由于闪烁状态可能对应多种不同的频率，本实施例中，对于点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态则需要计算对应的频率，计算点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率的具体步骤为:
[0073]3.1)由采集速率计算相邻两帧图像之间的时间间隔T ;获取所有帧图像识别出的点亮、熄灭状态，并统计持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数n，按式(n-1) XT计算得到点亮状态或熄灭状态的持续时间；
[0074]3.2)由点亮状态、熄灭状态的持续时间得到点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的闪烁周期为tl+t2，其中tl为一个闪烁周期内点亮状态的持续时间，t2为一个闪烁周期内熄灭状态的持续时间；
[0075]3.3)根据闪烁周期计算得到闪烁状态的频率为l/(tl+t2)。
[0076]本实施例根据摄像头的拍摄速率即可计算得到相邻两帧的时间间隔T，再根据图像处理结果累计各指示灯点亮、熄灭持续了多少帧图像，由点亮、熄灭持续时间即可得到闪烁周期及频率，从而能够准确得到指示灯包含点亮、熄灭持续时间、闪烁状态频率的光学状
??τ O
[0077]如图5所示，本实施例根据指示灯LEDO的点亮和媳灭状态的持续时间绘制指示灯的光学状态矩形图，该光学状态矩形图的获取方法具体是:绘制以X-Y直角坐标图，其中X为时间变量，且单位可以根据实际情况调整，Y为状态变量，且以1/0对应表示指示灯的点亮/熄灭状态，如图中tl?t8所示，每个周期矩形波的波峰和波谷结束时刻分别绘制在波峰和波谷的右侧，通过光学状态矩形图即可直观的获取点亮状态、熄灭状态的持续时间以及闪烁状态的频率。
[0078]本实施例中，将各指示灯实际测得的光学状态检测结果与预设光学状态进行对比，包括各指示灯的点亮持续时间、熄灭持续时间以及闪烁频率，以判断各指示灯的光学状态是否符合设计要求。被测设备设计时不同的工作状态对应指示灯不同的预设光学状态，则当设备处于某种工作状态时，指示灯实际检测到的光学状态与对应的预设光学状态不符合时，则认为指示灯的指示功能出错，即指示灯的光学状态不符合设计要求。以下为两种情况下的光学状态测试结果分析实例:
[0079]第一种:
[0080]a)光学状态预设:对于被测设备除指示灯功能部分外，其他部分都为正常工作状态，指示灯预设的光学状态为长时间点亮不熄灭；对于被测设备除指示灯功能部分外，其他部分处于故障状态，指示灯预设的光学状态为长时间熄灭不点亮。
[0081]b)测试结果分析:当被测设备除指示灯功能部分外，其他部分都正常时，若实际判断到的指示灯光学状态为长时间熄灭不点亮或是闪烁状态，则认为指示灯的指示功能不正常，不符合设计要求；当设备除指示灯功能部分外，其他部分都故障，若实际判断到的指示灯光学状态为长时间点亮不熄灭或是闪烁时，则认为指示灯的指示功能不正常，不符合设计要求。
[0082]第二种:
[0083]a)光学状态预设:对于被测设备处于第一种正常工作状态，指示灯预设光学状态为闪烁状态且闪烁频率为IHz ;对于被测设备处于第二种正常工作状态时，指示灯预设光学状态为闪烁状态且闪烁频率为0.5Hz。
[0084]b)测试结果分析:当被测设备处于第一种正常工作状态，若实际判断到的指示灯是以IHz以外(例如2Hz)的频率闪烁，则认为指示灯的指示功能不正常，不符合设计要求；当被测设备处于第二种正常工作状态，若实际判断到的指示灯是以0.5Hz以外的(例如
0.1Hz)的频率闪烁，则认为指示灯的指示功能不正常，不符合设计要求。
[0085]获得各指示灯实际测得的光学状态与预设光学状态的对比结果后进行记录，可以作为后续人工复查时使用。
[0086]如图6所示，本实施例基于图像识别技术的指示灯光学状态自动测试系统包括:
[0087]图像采集模块，用于以预设的采集速率实时采集指定工作状态下被测设备的目标指示灯的图像；
[0088]图像处理及识别模块，用于对图像采集模块输出的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中目标指不灯对应的点壳、媳灭状态；
[0089]光学状态检测模块，获取识别出的所有帧图像中持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数，并根据采集速率计算出点亮状态或熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到目标指示灯的光学状态检测结果；
[0090]测试结果分析模块，用于将光学状态检测模块得到的光学状态检测结果与指定工作状态对应的预设光学状态进行对比，根据对比结果判断目标指示灯的光学状态是否符合设计要求。
[0091]本实施例中，图像处理及识别模块为图像亮度计算及分析模块，图像亮度计算及分析模块用于通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态。
[0092]如图7所示，本实施例中图像亮度计算及分析模块 包括依次连接的灰度转换单元、二值化处理单元、像素点统计单元以及状态识别单元；灰度转换单元用于将图像采集模块输出的每一帧图像转换为灰度图像；二值化处理单元用于根据预设阈值对获得的每一帧灰度图像进行二值化处理，得到二值化处理后的灰度图像；像素点统计单元用于统计每一帧二值化处理后的灰度图像中灰度数值大于预设阈值的像素点数Q、以及灰度数值小于预设阈值的像素点数P;状态识别单元用于判断每一帧图像对应的像素点数Q、像素点数P与状态判断阈值的大小，若满足Q/(P+Q)>S’，则对应帧图像识别为点亮状态；若满足Q/(P+QX = S’，则对应帧图像识别为熄灭状态，其中S’为预设的状态判断阈值，S’根据不同的指示灯以及指示灯局部图像长L、宽W进行调节，其取值范围为:50%?80%。
[0093]本实施例中，图像采集模块还包括图像截取单元，图像截取单元用于根据目标指示灯在图像中的坐标位置，截取采集到的每一帧图像中以目标指示灯的坐标为中心的局部图像。
[0094]上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种指示灯光学状态自动测试方法，其特征在于，步骤包括: 1)图像采集:以预设的采集速率实时采集被测设备处于指定工作状态时目标指示灯的图像； 2)图像处理及识别:对所述步骤I)输出的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中目标指不灯对应的点壳、媳灭状态； 3)光学状态检测:获取识别出的所有帧图像中持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数，并根据所述采集速率计算出点亮状态或熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到目标指示灯的光学状态检测结果； 4)测试结果分析:将所述步骤3)得到的光学状态检测结果与所述指定工作状态对应的预设光学状态进行对比，根据对比结果判断目标指示灯的光学状态是否符合设计要求。2.根据权利要求1所述的指示灯光学状态自动测试方法，其特征在于:所述步骤2)中具体是通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、媳灭状态。3.根据权利要求2所述的指示灯光学状态自动测试方法，其特征在于，所述通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点壳、媳灭状态的具体步骤为: 2.1)灰度图像转换:将所述步骤I)输出的每一帧图像转换为灰度图像； 2.2) 二值化处理:根据预设阈值对转换得到的每一帧灰度图像进行二值化处理，得到二值化处理后的灰度图像； 2.3)像素点统计:统计每一帧所述二值化处理后的灰度图像中灰度数值大于所述预设阈值的像素点数Q、以及灰度数值小于预设阈值的像素点数P ; 2.4)状态识别:判断每一帧图像对应的所述像素点数Q、像素点数P与状态判断阈值的大小，若满足Q/(P+Q)>S’，则对应帧图像识别为点亮状态；若满足Q/(P+Q)〈 = S’，则对应帧图像识别为熄灭状态，其中S’为预设的状态判断阈值。4.根据权利要求1或2或3所述的指示灯光学状态自动测试方法，其特征在于，所述步骤3)中计算点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率的具体步骤为: 3.1)由所述采集速率计算相邻两帧图像之间的时间间隔T ;获取所有帧图像识别出的点亮状态或熄灭状态，并统计持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数n，按式(n-1) XT计算得到点亮状态或熄灭状态的持续时间； 3.2)由点亮状态、熄灭状态的持续时间得到点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的闪烁周期为tl+t2，其中tl为一个闪烁周期内点亮状态的持续时间，t2为一个闪烁周期内熄灭状态的持续时间； 3.3)根据闪烁周期计算得到闪烁状态的频率为l/(tl+t2)。5.根据权利要求1或2或3所述的指示灯光学状态自动测试方法，其特征在于，所述步骤I)中还包括图像截取步骤，具体步骤为:根据预先获得的目标指示灯在图像中的坐标，截取采集到的每一帧图像中以指示灯坐标为中心的局部图像。6.一种指示灯光学状态自动测试系统，其特征在于，包括: 图像采集模块，用于以预设采集速率实时采集被测设备处于指定工作状态时目标指示灯的图像； 图像处理及识别模块，用于对所述图像采集模块输出的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中目标指不灯对应的点壳、媳灭状态； 光学状态检测模块，用于获取识别出的所有帧图像中持续为点亮状态或熄灭状态的图像帧数，并根据所述采集速率计算出点亮状态或熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到目标指示灯的光学状态检测结果； 测试结果分析模块，用于将所述光学状态检测模块得到的光学状态检测结果与所述指定工作状态对应的预设光学状态进行对比，根据对比结果判断目标指示灯的光学状态是否符合设计要求。7.根据权利要求6所述的指示灯光学状态自动测试系统，其特征在于:所述图像处理及识别模块为图像亮度计算及分析模块，所述图像亮度计算及分析模块用于通过对采集到的每一帧图像进行亮度计算及分析处理，识别出每一帧图像中目标指示灯对应的点亮、熄灭状态。8.根据权利要求7所述的指示灯光学状态自动测试系统，其特征在于:所述图像亮度计算及分析模块包括依次连接的灰度转换单元、二值化处理单元、像素点统计单元以及状态识别单元； 所述灰度转换单元用于将所述图像采集模块输出的每一帧图像转换为灰度图像；所述二值化处理单元用于根据预设阈值对获得的每一帧所述灰度图像进行二值化处理，得到二值化处理后的灰度图像；所述像素点统计单元用于统计每一帧所述二值化处理后的灰度图像中灰度数值大于所述预设阈值的像素点数Q、以及灰度数值小于预设阈值的像素点数P ；所述状态识别单元用于判断每一帧图像对应的像素点数Q、像素点数P与状态判断阈值的大小，若满足Q/(P+Q)>S’，则对应帧图像识别为点亮状态；若满足Q/(P+Q)〈 = S’，则对应帧图像识别为熄灭状态，其中S’为预设的状态判断阈值。9.根据权利要求6或7或8所述的指示灯光学状态自动测试系统，其特征在于:所述图像采集模块还包括图像截取单元，所述图像截取单元用于根据目标指示灯在图像中的坐标位置，截取采集到的每一帧图像中以目标指示灯的坐标为中心的局部图像。
【专利摘要】本发明公开一种指示灯光学状态自动测试方法及系统，该方法步骤包括：1)以预设的采集速率实时采集被测设备处于指定工作状态时指示灯的图像；2)对采集到的每一帧图像进行图像处理，识别出每一帧图像中指示灯对应的点亮、熄灭状态；3)计算点亮状态或熄灭状态持续的时间、点亮状态和熄灭状态交替所形成的闪烁状态的频率，得到指示灯的光学状态检测结果；4)将光学状态检测结果与预设光学状态进行对比，根据对比结果判断指示灯的光学状态是否符合设计要求；该系统包括对应的图像采集模块、图像处理及识别模块、光学状态检测模块以及测试结果分析模块。本发明具有实现方法简单、能够直接对指示灯光学状态进行测试且测试结果精度高的优点。
【IPC分类】G01M11/02
【公开号】CN104897367
【申请号】CN201510208108
【发明人】袁浩, 唐爱斌, 彭辉水, 黄旺, 李文波
【申请人】南车株洲电力机车研究所有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月28日
最新回复(0)