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机器视觉应用之仪表自动识别技术
指针式仪表自动识别技术是实现各种指针式仪表自动检定的重要基础和关键所在。在所查阅的指针式仪表自动识别的相关资料中，存在以下几个方面的问题：如一般情况仪表表盘每条刻度线都独自成为一个连通域，如何有效解决表盘每条刻度线和一条弧线组成一个连通域的特殊情况；待检定点都是人为主观上事先预定好的，检定的自动化程度较低，如何提高检定的自动化程度；如何设计光照方式，避免由于光照不均匀指针出现影子；读数的识别基本上大都采用当前指针与指零时的指针角度关系计算仪表的读数，如何提高读数识别的准确度等问题。
在人类的科学探索与生产实践活动中，仪器仪表是认识世界的重要工具。作为现代社会中“信息获得”的源头，仪器仪表工业代表着一个国家科技发展的水平。随着数字电子的发展，数字仪表精度高、易读，虽然部分指针式仪表已被数字仪表所代替，但是当被测量对象快速变化或来回波动时，数字式仪表的示值会快速变化而不易读取，且价格较高。而指针式仪表可以直观地反映出被测量值的变化趋势，而且还具有结构简单，安装维护方便，具有防尘、防水、防寒、不受电磁场干扰、可靠性高、价格便宜等优点，目前还在电力系统、铁路系统、厂矿企业、计量部门等大量使用。尤其在要求必须采用非电量、非接触式的易燃、易爆场合，比如煤气站，指针式仪表仍无可代替。由于指针式仪表在使用过程中会产生误差，因此需要进行定期检验，以判断是否满足准确度要求。
对于一些行业的指针式仪表，特别是准确度比较高的仪表的检验，至今仍是采用手工记录读数、处理结果，指针式仪表的检定要求检定人员在每个需要检定的刻度上通过比较指针表的实际读数与标准电源的输出值之间的差异来分析被检定仪表的性能。然而由于人眼的分辨能力有限，当指针位于两刻度线之间时，只能粗略估计指针的位置，不能准确读取仪表的示数，这将直接影响了检定的准确程度。再者人的眼睛在大量的视觉工作之后会出现视觉疲劳，在检验测试工作中会出现疏忽和差错，若能及时发现改正这些差错，则要增加了重复劳动。如果不能及时发现，则有可能带来严重的后果。采用人工方式工作费时问、劳动强度大、检定效率低、检定误差大、可靠性差。针对人工方式检定的缺点，尽快研制出能够快速、准确、稳定的全自动指针式仪表的自动检定系统，将对我国的仪表生产和检定起到巨大的推动作用。
人类感知外界信息的感觉主要包括视觉、听觉、嗅觉、味觉等，其中视觉所获得的信息占人类所能获得信息的80％以上，视觉是人的最重要的信息获取方式。机器视觉又叫计算机视觉，是用计算机系统来对人的视觉的模拟和延伸。机器视觉涉及到多个学科，给出一个精确的定义是很困难的，而且在这个问题上见仁见智，各人认识不同。美国制造工程师协会(SME)机器视觉分会和美国机器人工业协会(RIA)自动化视觉分会关于机器视觉的定义是：“Machine viSion iS the use of devices for opti cal non--contact sefising to automatica]ly receive and interpret an image of a real scene in order to obtain information and ／or control machiDes or processes“1．”译成中文是：“机器视觉是使用光学器件进行非接触感知，自动获取和解释一个真实场景的图像，以获取信息和(／或)控制机器或过程。”20世纪60年代后，随着数字图像处理技术、计算机技术和人工智能理论的不断发展，机器视觉技术取得了巨大的进步，应用领域非常广泛。目前主要应用的领域有：工业检测领域、医学检测领、机器人技术、航空航天技术、监控管理等。在工业检测领域中，机器视觉的用武之地非常广泛，其应用的范围有产品外观的检测、集成电路板的封装检测、产品尺寸和形状的在线检测，微小零件的尺寸检测等。机器视觉系统的特点是可以提高柔性和自动化程度，在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来代替人工视觉，同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度，是实现计算机集成制造的基础和技术。随着机器视觉技术自身的成熟和发展，可以预计它将在现代及未来制造企业中得到越来越广泛的应用。国内的机器视觉市场虽然刚起步不久，但也有深圳视觉龙科技有限公司、中国大恒有限公司北京图像视觉技术分公司等厂商在技术积累和市场开拓上都取得了不俗的成绩，这些都为利用机器视觉技术对指针式仪表检定打下了一定的基础。基于机器视觉指针式仪表自动检定系统市场需求量巨大，仅考虑出厂检验的各个省市计量部门、公司企业产品出厂检验的需要，基于机器视觉的校表自动化系统就具有广泛的市场。由“中国企业名录数据库”可知，全国31个省市共有 1400多万家企业单位(其中广东省企业104万家)，若只有百分之一的即全国总数为14万家企业(其中广东省1万家企业)需要机器视觉校表自动化系统来估算市场总需求量：估计机器视觉校表自动化系统产品销售价格约5000元／台，国内就有7亿元的市场总需求量。
目前，在指针式仪表检定方面还没有见到使用自动化检定装置的产品，基本上采用常规的检测方法和检测手段，自动化检定装置作为研究方向一直在进行之中，在科学、技术方面还需要进一步研究。若基于机器视觉技术指针式仪表自动检定系统研制成功并投入使用，将减少人工的重复劳动，减轻劳动强度，加快检定速度，具有较好的社会和经济效益。
