一种便携式图形图像识别电缆截面的装置和方法
技术领域
本发明属于电缆检测技术领域，具体涉及一种便携式图形图像识别电缆截面的装置和方法。
背景技术
电线电缆虽为一个配套行业，却占据着我国电工行业1/4的产值，是我国仅次于汽车行业的第二大行业，其产品品种满足率和国内市场占有率均超过90%。电线电缆产品种类众多，应用范围十分广泛，涉及电力、建筑、通信、制造等行业，与国民经济的各个部门都密切相关。为了提高入网电缆与在运电缆的质量，在电缆敷设前，需要对厂家生产的电缆的线芯横截面积进行校验，检测其是否符合标准。
常见的测量电缆导体截面积的方法包括测量线径计算法、称重法、直流电阻测试电阻法。测量线径计算法是测出其单根导体的直径，即可算出导体截面积，但该方法误差较大；称重法是截取一段电缆，将每根线芯剥下，秤其重量，测其长度，但这样不仅工作量大，而且会破坏电缆原有长度；直流电阻测试电阻法只能测量长度、材质符合要求的电缆，但有些厂家会在长度、材质上造假，造成截面测量不准确，无法分辨电缆质量优劣，也无法准确校验电缆的线芯横截面积。
发明内容
针对现有的问题，本发明提供了一种便携式图形图像识别电缆截面的装置和方法，可以在不破坏电缆的情况下，提高电缆测量精度和检测效率，适应在不同场合进行电缆检测。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种便携式图形图像识别电缆截面的装置，其包括电缆固定夹、水平板、相机、红色稳定亮度光源、上端开口的盒体、图片分析系统；所述盒体的上端开口对应设有盒盖，所述盒体的一侧面上分别设有通孔和卡槽，所述卡槽位于通孔的下方；所述相机和红色稳定亮度光源分别安装在所述盒体的内部；所述水平板上固定安装有两个以上的电缆固定夹，所述水平板的前端匹配插入所述卡槽中；所述电缆固定夹、相机的镜头、通孔的中心均位于同一条水平线上；所述图片分析系统与相机连接，用于对被测电缆线芯截面图片进行分析得出电缆线芯的截面积。
使用上述便携式图形图像识别电缆截面的装置，首先是将电缆拉直通过电缆固定夹水平固定在水平板上，同时电缆的横截面端与水平板前端上下对齐，然后将水平板前端插入盒体的卡槽内固定且水平板前端位于卡槽的最深处，通过电缆固定夹将电缆的横截面端与水平板前端的位置相对固定，再将水平板前端固定于卡槽的最深处，使得每次进入盒体内部的电缆都被固定在同一位置，这样确保采集电缆图片的相机每次和电缆距离一致；然后开启相机和红色稳定亮度光源，相机采集电缆截面的图像信息发送至图片分析系统进行电缆截面的图形图像识别。
进一步的，所述图片分析系统安装在盒体一侧的外表面上，其包括图片颜色转换模块、电缆线芯提取模块、线芯像素数据对比模块、标准电缆的图像数据库、显示屏；所述图片颜色转换模块用于接收所述相机采集到的电缆图像数据，并将它们转换成RGB格式后再转换为只有黑、白两色的电缆图像数据发送至电缆线芯提取模块；所述电缆线芯提取模块用于读取来自图片颜色转换模块的电缆图像数据，统计出黑色像素点的个数并将个数信息发送至线芯像素数据对比模块；所述线芯像素数据对比模块用于读取线芯像素数据再与标准电缆的图像数据库中的储存数据比较，提取与线芯像素数据对应的电缆规格信息数据发送至显示屏上显示；所述显示屏用于接收图片颜色转换模块和线芯像素数据对比模块的数据，同时显示原始电缆截面图片、线芯图片以及电缆规格信息。所述图片颜色转换模块可以采用具有颜色转换功能或能够实现分色的硬件、软件、算法、工具或程序包。
进一步的，所述通孔的边缘连接有一个布套，所述布套远离通孔的一端设有用于束口的弹性橡胶圈。使用时电缆正好穿过盒体的通孔以及布套进入盒体的内部，然后使用布套远离通孔的一端设置的弹性橡胶圈将布套和电缆扎紧，防止外部光从通孔照射进盒体内部，确保每次采集到的电缆截面颜色稳定，方便图片分析系统分析，提高识别的精度。
进一步的，所述红色稳定亮度光源呈环形且位于所述相机和所述通孔之间，所述红色稳定亮度光源的内径均大于通孔和相机镜头的直径；所述通孔、相机的镜头和红色稳定亮度光源的中心均位于同一条水平线上。上述设置可以保证照射在电缆截面上的红光稳定，同时所述红色稳定亮度光源的内径均大于通孔和相机镜头的直径，使相机镜头不被红色稳定亮度光源遮挡，从而顺利采集通孔处的图像信息。
进一步的，所述电缆固定夹包括固定座、移动部；所述固定座的底部固定安装在水平板上，所述固定座的中上部开有弧形槽，所述固定座的上部两端分别设有一个凹槽，并且每个凹槽的底面垂直设有一根螺杆以及与螺杆相配合的固定螺母Ⅰ；所述移动部呈拱形，所述移动部的两端套设在两根螺杆上，所述移动部的两端可以在对应的凹槽内上下滑动。使用时，将电缆穿过固定座的弧形槽，然后向下移动移动部和固定座一起夹紧电缆，此时移动部两端滑入固定座的凹槽内，通过向下旋紧固定螺母Ⅰ将移动部的两端与固定座紧固，从而起到固定电缆的作用。
进一步的，所述卡槽的两侧设有固定螺母Ⅱ。通过向内旋紧固定螺母Ⅱ挤压插入卡槽内的水平板，从而起到固定水平板的作用，防止在电缆测量过程中因为水平板脱出导致电缆脱出，造成测量工作停止。
一种便携式图形图像识别电缆截面的方法，其是采用上述便携式图形图像识别电缆截面的装置进行电缆截面的测量分析的，具体包括以下步骤：
（1）分别采集不同规格且符合国家标准的电缆线芯截面的图片；先将符合国家标准电缆剥皮后，只保留金属线芯，然后在稳定红光的照射下，使用相机采集不同规格标准电缆的图像，通过图片分析系统，将相机发送的YUV格式的数据转换为RGB，然后把RGB颜色中金属高亮部分转换为黑色，其他材质绝缘部分转换为白色；接着对图片进行逐行扫描，去除横向连续像素较少的黑色，再对图片进行逐列扫描，去除纵向连续像素较少的黑色，然后统计出黑色像素点的个数，将像素点数据与电缆规格信息对应储存至标准电缆的图像数据库中，建立像素点以及标准电缆规格的对应关系，建立存储有不同规格标准电缆数据信息的标准电缆的图像数据库；
（2）对被测电缆截面进行分析；先在稳定红光的照射下，使用相机采集被测电缆的截面图像信息，通过图片分析系统，将相机发送的YUV格式的数据转换为RGB格式，然后把RGB颜色中金属高亮部分转换为黑色，其他材质绝缘部分转换为白色；接着对图片进行逐行扫描，去除横向连续像素较少的黑色，再对图片进行逐列扫描，去除纵向连续像素较少的黑色，再同时逐行扫描，统计多芯电缆各个线芯的像素点个数，将像素点数据信息和标准电缆的图像数据库中的数据信息进行对比，得到对应的电缆线芯的规格信息，然后通过显示屏将电缆线芯的规格信息进行展示。
由于电缆截面除了线芯是金属材质外还有铜屏蔽以及铠装，所以在分析测量时得到电缆截面除了线芯还有铜屏蔽以及铠装等像素信息，由于铜屏蔽和铠装的不是实心圆，连续黑色像素点较少，因此在上述步骤中先对图片进行逐行扫描，去除横向连续像素较少的黑色，再对图片进行逐列扫描，去除纵向连续像素较少的黑色，此时只保留了多芯电缆的线芯部分，然后再同时逐行扫描，统计多芯电缆各个线芯的像素点个数，再使用每个线芯的像素点个数和不同规格标准电缆的图像数据库数据进行对比，得到电缆线芯的截面积的大小。
本技术方案与现有技术相比较具有以下有益效果：
1.由于电缆体积庞大，不易移动，本发明所述的便携式图形图像识别电缆截面的装置结构简单，可方便的移动到电缆现场进行截面检测，提高检测效率，而且可在任何亮度的户外环境下作业，密封的盒体对外部光源完全阻挡，解决因环境过亮或过暗导致采集的图片无法分析的问题。由于电缆线芯材质为金属材质，对光亮度比较敏感，且光源颜色对相机采集效果影响较大，本发明采用红色稳定亮度光源，是因为金属线芯对红色稳定亮度光源反射强，各种不同电缆所采集到的图片RGB颜色效果稳定，方便图片分析系统分析。
2.本发明方法不用对电缆本体进行破坏，直接采集电缆截面图片信息，进行图片像素点逐行、逐列扫描，去除无用像素点，一次性还原所有电缆线芯截面信息，还原度高，同标准库中的电缆参数进行对比，最终得到被测电缆的截面大小等规格信息。
附图说明
图1是实施例1所述便携式图形图像识别电缆截面的装置的剖视图。
图2是实施例1所述电缆固定件的主视图。
图3是本发明所述图片分析系统的流程图。
图4是本发明所述标准电缆的图像数据库的建立流程图。
图5是本发明所述便携式图形图像识别电缆截面的方法的流程图。
图6是实施例2所述便携式图形图像识别电缆截面的装置的剖视图。
图7是实施例2所述便携式图形图像识别电缆截面的装置的左视图。
附图标记：1-盒体，2-水平板，3-电缆固定夹，31-固定螺母Ⅰ，32-移动部，33-固定座，34-螺杆，4-通孔，41-布套，42-弹性橡胶圈，5-盒盖，6-卡槽，7-红色稳定亮度光源，8-相机，9-固定螺母Ⅱ。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1：
如图1所示，一种便携式图形图像识别电缆截面的装置，其包括电缆固定夹3、水平板2、采用UVC协议直接用Linux系统驱动的相机8、红色稳定亮度光源7、上端开口的盒体1、图片分析系统；所述盒体1的上端开口对应设有盒盖5，所述盒体1的一侧面上分别设有通孔4和卡槽6，所述卡槽6位于通孔4的下方；所述相机8和红色稳定亮度光源7分别安装在所述盒体1的内部；所述水平板2上固定安装有两个的电缆固定夹3，所述水平板2的前端匹配插入所述卡槽6中；所述电缆固定夹3、相机8的镜头、通孔4的中心均位于同一条水平线上；所述图片分析系统与相机8连接，用于对被测电缆线芯截面图片进行分析得出电缆线芯的截面积；所述红色稳定亮度光源7可以采用型号为HF-HX12050的环形红色光源发生器，其呈环形且位于所述相机8和所述通孔4之间，所述红色稳定亮度光源7的内径均大于通孔4和相机8镜头的直径；所述通孔4、相机8的镜头和红色稳定亮度光源7的中心均位于同一条水平线线上；
所述图片分析系统安装在盒体1一侧的外表面上，其包括图片颜色转换模块、电缆线芯提取模块、线芯像素数据对比模块、标准电缆的图像数据库、显示屏；所述图片颜色转换模块用于接收所述相机8采集到的电缆图像数据，并将它们转换成RGB格式后再转换为只有黑、白两色的电缆图像数据发送至电缆线芯提取模块；所述电缆线芯提取模块读取来自图片颜色转换模块的电缆图像数据，统计出黑色像素点的个数并将个数信息发送至线芯像素数据对比模块；所述线芯像素数据对比模块读取线芯像素数据再与标准电缆的图像数据库中的储存数据比较，提取与线芯像素数据对应的电缆规格信息数据发送至显示屏上显示；所述显示屏用于接收图片颜色转换模块和线芯像素数据对比模块的数据，同时显示原始电缆截面图片、线芯图片以及电缆规格信息；所述图片分析系统可以采用型号为Arm Cortex-A8的高性能处理器搭配Linux系统，并且Linux系统内置图片颜色转换模块、电缆线芯提取模块、线芯像素数据对比模块的软件或程序包；
如图2所示，所述电缆固定夹3包括固定座33、移动部32；所述固定座33的底部固定在水平板2上，所述固定座33的中上部开有弧形槽，所述固定座33的上部两端分别设有一个凹槽，并且每个凹槽的底面垂直设有一根螺杆34以及与其相配合的固定螺母Ⅰ31；所述移动部32呈拱形，所述移动部32套设在两根螺杆34上，所述移动部32的两端可以在对应的凹槽内上下滑动。
本实施例所述便携式图形图像识别电缆截面的装置的使用方法是：使用时，先将电缆拉直通过电缆固定夹3水平固定在水平板2上，具体是将电缆穿过固定座33的弧形槽，然后向下移动移动部32和固定座33一起夹紧电缆，通过向下旋紧固定螺母Ⅰ将移动部32的两端与固定座33紧固，从而起到固定电缆的作用；在固定电缆时将电缆的横截面端与水平板2前端上下对齐，然后将水平板2前端插入盒体1的卡槽6内固定且水平板2前端位于卡槽6的最深处，通过电缆固定夹3将电缆的横截面端与水平板2前端的位置相对固定，再将水平板2前端固定于卡槽6的最深处，使得每次进入盒体1内部的电缆都被固定在同一位置，这样确保采集电缆图片的相机8每次和电缆距离一致；然后开启相机8和红色稳定亮度光源7，相机8采集电缆截面的图像信息发送至图片分析系统进行电缆截面的图形图像识别。
一种便携式图形图像识别电缆截面的方法，其是采用本实施例所述的便携式图形图像识别电缆截面的装置进行电缆截面的测量分析的，具体包括以下步骤：
（1）分别采集不同规格且符合国家标准的电缆线芯截面的图片，先将符合国家标准电缆剥皮后，只保留金属线芯，然后在稳定红光的照射下，使用相机采集不同规格标准电缆的图像，通过图片分析系统，将相机发送的YUV格式的数据转换为RGB，然后把RGB颜色中金属高亮部分转换为黑色，其他材质绝缘部分转换为白色；接着对图片进行逐行扫描，去除横向连续像素较少的黑色，再对图片进行逐列扫描，去除纵向连续像素较少的黑色，然后统计出黑色像素点的个数，将像素点数据与电缆规格信息对应储存至标准电缆的图像数据库中，建立像素点以及标准电缆规格的对应关系，建立存储有不同规格标准电缆数据信息的标准电缆的图像数据库；
（2）对被测电缆截面进行分析，先在稳定红光的照射下，使用相机采集被测电缆的截面图像信息，通过图片分析系统，将相机发送的YUV格式的数据转换为RGB格式，然后把RGB颜色中金属高亮部分转换为黑色（0、0、0），其他材质绝缘部分转换为白色（255、255、255）；接着对图片进行逐行扫描，去除横向连续像素较少的黑色，再对图片进行逐列扫描，去除纵向连续像素较少的黑色，再同时逐行扫描，统计多芯电缆各个线芯的像素点个数，将像素点数据信息和标准电缆的图像数据库中的数据信息进行对比，得到对应的电缆线芯的规格信息，然后通过显示屏将电缆线芯的规格信息进行展示。
实施例2：
如图6和图7所示，一种便携式图形图像识别电缆截面的装置，其包括电缆固定夹3、水平板2、采用UVC协议直接用Linux系统驱动的相机8、红色稳定亮度光源7、上端开口的盒体1、图片分析系统；所述盒体1的上端开口对应设有盒盖5，所述盒体1的一侧面上分别设有通孔4和卡槽6，所述卡槽6位于通孔4的下方；所述通孔4的边缘连接有一个布套41，所述布套41远离通孔4的一端设有用于束口的弹性橡胶圈42；所述相机8和红色稳定亮度光源7分别安装在所述盒体1的内部；所述水平板2上固定安装有两个的电缆固定夹3，所述水平板2的前端匹配插入所述卡槽6中，所述卡槽6的两侧设有固定螺母Ⅱ9；所述电缆固定夹3、相机8的镜头、通孔4的中心均位于同一条水平线上；所述图片分析系统与相机8连接，用于对被测电缆线芯截面图片进行分析得出电缆线芯的截面积；所述红色稳定亮度光源7可以采用型号为HF-HX12050的环形红色光源发生器，其呈环形且位于所述相机8和所述通孔4之间，所述红色稳定亮度光源7的内径均大于通孔4和相机8镜头的直径；所述通孔4、相机8的镜头和红色稳定亮度光源7的中心均位于同一条水平线上；
所述图片分析系统安装在盒体1一侧的外表面上，其包括图片颜色转换模块、电缆线芯提取模块、线芯像素数据对比模块、标准电缆的图像数据库、显示屏；所述图片颜色转换模块用于接收所述相机8采集到的电缆图像数据，并将它们转换成RGB格式后再转换为只有黑、白两色的电缆图像数据发送至电缆线芯提取模块；所述电缆线芯提取模块读取来自图片颜色转换模块的电缆图像数据，统计出黑色像素点的个数并将个数信息发送至线芯像素数据对比模块；所述线芯像素数据对比模块读取线芯像素数据再与标准电缆的图像数据库中的储存数据比较，提取与线芯像素数据对应的电缆规格信息数据发送至显示屏上显示；所述显示屏用于接收图片颜色转换模块和线芯像素数据对比模块的数据，同时显示原始电缆截面图片、线芯图片以及电缆规格信息；所述图片分析系统可以采用型号为Arm Cortex-A8的高性能处理器搭配Linux系统，并且Linux系统内置图片颜色转换模块、电缆线芯提取模块、线芯像素数据对比模块的软件或程序包；
所述电缆固定夹3包括固定座33、移动部32；所述固定座33的底部固定在水平板2上，所述固定座33的中上部开有弧形槽，所述固定座33的上部两端分别设有一个凹槽，并且每个凹槽的底面垂直设有一根螺杆34以及与其相配合的固定螺母Ⅰ31；所述移动部32呈拱形，所述移动部32套设在两根螺杆34上，所述移动部32的两端可以在对应的凹槽内上下滑动。
本实施例所述便携式图形图像识别电缆截面的装置的使用方法是：使用时，先将电缆拉直通过电缆固定夹3水平固定在水平板2上，具体是将电缆穿过固定座33的弧形槽，然后向下移动移动部32和固定座33一起夹紧电缆，通过向下旋紧固定螺母Ⅰ将移动部32的两端与固定座33紧固，从而起到固定电缆的作用；在固定电缆时将电缆的横截面端与水平板2前端上下对齐，然后将水平板2前端插入盒体1的卡槽6内固定且水平板2前端位于卡槽6的最深处，然后向内旋紧固定螺母Ⅱ9将水平板与卡槽6固定，同时电缆正好穿过盒体1的通孔4以及布套41进入盒体1的内部，通过电缆固定夹3将电缆的横截面端与水平板2前端的位置相对固定，再将水平板2前端固定于卡槽6的最深处，使得每次进入盒体1内部的电缆都被固定在同一位置，这样确保采集电缆图片的相机8每次和电缆距离一致；接着使用布套41远离通孔4的一端设置的弹性橡胶圈42将布套41和电缆扎紧，防止外部光从通孔4照射进盒体1内部；然后开启相机8和红色稳定亮度光源7，相机8采集电缆截面的图像信息发送至图片分析系统进行电缆截面的图形图像识别。
一种便携式图形图像识别电缆截面的方法，其是采用本实施例所述的便携式图形图像识别电缆截面的装置进行电缆截面的测量分析的，具体包括以下步骤：
（1）分别采集不同规格且符合国家标准的电缆线芯截面的图片，先将符合国家标准电缆剥皮后，只保留金属线芯，然后在稳定红光的照射下，使用相机采集不同规格标准电缆的图像，通过图片分析系统，将相机发送的YUV格式的数据转换为RGB，然后把RGB颜色中金属高亮部分转换为黑色，其他材质绝缘部分转换为白色；接着对图片进行逐行扫描，去除横向连续像素较少的黑色，再对图片进行逐列扫描，去除纵向连续像素较少的黑色，然后统计出黑色像素点的个数，将像素点数据与电缆规格信息对应储存至标准电缆的图像数据库中，建立像素点以及标准电缆规格的对应关系，建立存储有不同规格标准电缆数据信息的标准电缆的图像数据库；
（2）对被测电缆截面进行分析，先在稳定红光的照射下，使用相机采集被测电缆的截面图像信息，通过图片分析系统，将相机发送的YUV格式的数据转换为RGB格式，然后把RGB颜色中金属高亮部分转换为黑色（0、0、0），其他材质绝缘部分转换为白色（255、255、255）；接着对图片进行逐行扫描，去除横向连续像素较少的黑色，再对图片进行逐列扫描，去除纵向连续像素较少的黑色，再同时逐行扫描，统计多芯电缆各个线芯的像素点个数，将像素点数据信息和标准电缆的图像数据库中的数据信息进行对比，得到对应的电缆线芯的规格信息，然后通过显示屏将电缆线芯的规格信息进行展示。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
