[发明专利]一种基于图像处理的数字卷尺

说明书

本发明提供了一种基于图像处理的数字卷尺技术方案。数字卷尺系统的功能模块主要包括图像采集模块、图像处理模块和数据显示模块。摄像头负责数据的读取，把图像数据传输到单片机系统上，单片机系统需要对图像进行算法识别，从而正确识别出测量的数据。本发明提供的一种基于图像处理的数字卷尺，可以通过字符匹配和长短线识别对卷尺测量长度进行自动读数，其测量长度误差较小。

技术领域

本发明涉及一种基于图像处理的数字卷尺，涉及数字图像处理技术。

背景技术

目前市场上普通卷尺的价格在5-20元左右。数字卷尺已经在市场上出现多年了，目前的产品其原理主要是通过尺带上的均匀孔计算行程，或者有一个尺带卷同轴的码盘，旋转码盘大致知道尺带放出的长度，近期我们还能看到，在码盘的基础上增加一个贴近尺带上的光敏传感器，通过读取尺带上的黑白条码，可以矫正码盘旋转精度不够带来的误差。上述方法都在一定的误差。

精度较高的数字卷尺基本上由国外厂家垄断，且价格比较高。国内还没有生产同类产品的企业。为了填补国内空白，我们致力于基于图像处理技术的数字卷尺项目的研发与设计。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于图像处理的数字卷尺，在单片机上利用数字图像处理技术，来实现自动测量卷尺测量长度的功能；测量长度由粗读数和精读数两部分组成，粗读通过字符匹配技术实现，精读数通过长短线识别算法实现。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于图像处理的数字卷尺，包括壳体、摄像头、单片机和尺带；所述尺带采用短刻度线标识毫米，采用长刻度线标识厘米，并在长刻度线对应位置标记长度数值；所述摄像头设置在壳体内，摄像头与待读取区域的尺带垂直；所述摄像头采集待读取区域的尺带图片并发送给单片机，单片机对图片中的数字和长刻度线、短刻度线进行识别，计算该数字卷尺的测量长度。

由于摄像头安装在壳体内，因此需要照明设备对待读取区域的尺带进行照明，方便摄像头能够准确采集待读取区域的尺带图片；优选的，还包括LED光源，LED光源设置在壳体内，对待读取区域的尺带进行照明。

具体的，所述单片机对图片的识别包括如下步骤：

(1)通过摄像头采集待读取区域的尺带图片并发送给单片机；

(2)单片机将尺带图片转化为黑白bmp图像；

(3)采用阈值法对黑白bmp图像进行二值化处理；

(4)将二值化处理后的图像分为数字部分和刻度线部分；

(5)对数字部分进行如下处理：根据模糊匹配法读取尺带上的数值，并记录中心线左侧距离中心线最近的一个数值，将该数值换算成毫米长度x，并记录该数值对应的长刻度线；

(6)对刻度线部分进行如下处理：首先对刻度线部分进行水平投影，根据步骤(5)记录的长刻度线，计算中心线与该长刻度线之间的短刻度线个数，换算成中心线与该长刻度线之间的毫米长度n；接着计算中心线左侧距离中心线最近的一条短刻度线与中心线之间的像数值，换算成毫米长度m；最后综合上述信息得到中心线位置的尺度y＝x+n+m。

默认测量时，尺身在右侧，尺带上的刻度由左至右增大。中线线为待测图像待测位置的中心线。

具体的，所述摄像头采集的待读取区域的尺带图片为彩色16位bmp图像，采用经典灰度公式将彩色16位bmp图像转换为黑白bmp图像，具体算式为I_p＝0.2989×R+0.5870×G+0.1140×B，其中R、G、B、为彩色16位bmp图像中某像素点的三元色值，I_p为转换后黑白bmp图像对应像素点的灰度值。