ｌ－－ｋＪ１Ｊ ｔ 仪表技术与传感器 ２０１３ Ｎｏ．１０ 第１Ｏ期 Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ 基于ＬａｂＶＩＥＷ的ＬＥＤ自动化测试 田锦明 ，龚成龙 ，陈（１．淮海工学院电子工程学院，江苏连云港瑞 ，纪林海 ７１００６１） ２２２００５；２．西安邮电学院通信与信息工程学院，陕西西安摘要：设计了一套产品在线ＬＥＤ颜色自动测试系统，该测试系统由摄像机、计算机硬件和ＬａｂＶＩＥＷ软件平台２部分 构成，计算机控制摄像机采集一张标准ＬＥＤ图片作为模板，将需要测试的ＬＥＤ图片进行采集并与之进行比较，完成确定 ＬＥＤ个数和每个ＬＥＤ的位置以及完成多个不同颜色的ＬＥＤ自动化判断检测，具有实时显示、保存和回放功能。该测试系 统可以一次性完成多个ＬＥＤ的颜色测试，测试时间仅为１０ Ｓ，测试结果准确，已应用在实际生产中。 关键词：虚拟仪器；图像处理；ＬＥＤ；ＬａｂＶＩＥＷ；自动化测试 中图分类号：ＴＨ２０６５；ＴＮ０６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—１８４１（２０１３）１０—００９４—０３ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔ ｏｆ ＬＥＤ Ｂａｓｅｄ Ｏｌｌ ＬａｂＶＩＥＷ ＴＩＡＮ Ｊｉｎ—ｍｉｎｇ‘ＧＯＮＧ Ｃｈｅｎｇ—ｌｏｎｇ ．ＣＨＥＮ Ｒｕｉ ．Ｊｌ Ｌｉｎ—ｈａｉ ．（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕａｉｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ ２２２００５，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｘｉ’ａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＰｏｓｔ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｘｉ’ａｎ，７１００６１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｓｅｔ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｏｎｌｉｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ ＬＥＤ ｃｏｌｏｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｔｗｏ ｐａｒｔｓ ｏｆ ａ ｃａｍｅｒａ，ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ＬａｂＶＩＥＷ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｓ ｃａｍｅｒａ ｔｏ ｃｏｌｌｅｃｔ ａ ｓｔａｎｄａｒｄ ＬＥＤ ｉｍａｇｅ ａｓ ｔｅｍｐｌａｔｅ．Ｔｈｅ ＬＥＤ ｐｉｃｔｕｒｅ ｎｅｅｄ ｔｏ ｔｅｓｔ ｉｓ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｍｐｌａｔｅ．Ｗｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｄｅｎｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ＬＥＤ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅａｃｈ ＬＥＤ，ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｅａｃｈ ＬＥＤ’Ｓ ｃｏｌｏｒ，ｗｉｔｈ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｄｉｓｐｌａｙ，ｓａｖｅ ａｎｄ ｐｌａｙｂａｃｋ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｆｉｎｉｓｈ ｔｅｓｔｉｎｇ ａ ｐｌｕｒａｌｉｔｙ ｏｆ ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅ ＬＥＤ’Ｓ ｃｏｌｏｒ ｉｎ ｏｎｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｔｉｍｅ ｉｓ ｏｎｌｙ １０ ｓｅｃｏｎｄｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｍｏｒｅ ａｃｃｕｒａｔｅ ｔｈａｎ ｂｅｆｏｒｅ，ｉｎ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｈａｓ ａ ｖｅｌＴ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ；ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ＬａｂＶｌＥＷ；ＬＥＤ；ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ０引言 片都与之进行比较，包括ＬＥＤ的数目和ＬＥＤ的颜色，测试时间 为１０ Ｓ，并且多个ＬＥＤ颜色可以各不相同，测试结束即显示测 试结果，测试结果保存在测试者指定的位置，测试完成后即可 进入查看 一 。 目前几乎所有的电气化设备 都有显示电源、电器运行状 况的信号灯，这些信号灯在出厂前都需要经过测试，达到一定 指标才可以出厂，而目前大多数中小型企业对这些ＬＥＤ颜色的 测试都是通过人眼目测来实现的，在ＬＥＤ数日很多和颜色各异 的情况下，靠人眼检测是非常困难的，测试的准确率和效率都 非常低。该没计就是根据这一需要，设计的一套自动测试系 统，该测试系统的总体构成有２个部分，一是拍摄一张标准 ＬＥＤ图片作为模板，二是将需要测试的ＬＥＤ图片与之进行比 较。在前一部分，完成确定ＬＥＩ）个数和每个ＬＥＤ的位置、确定 每个ＬＥＤ的颜色的操作，并将这些设置存储下来。在后一部分 的实际测试中，完成在模板图片上ＬＥＤ的位置范围内查找 ＬＥＤ、并在找到的ＬＥＤ上覆盖矩形和编号、提取实际ＬＥＤ的颜 色、将实际颜色与标准ＬＥＤ颜色比较、显示测试结果和保存的 图１总体框图程序设计 操作。该测试系统一次性可以完成多个ＬＥＤ的不同颜色测试， 测试时间仅为１０ Ｓ，且测试结果较准确。 １原理与组成 在图１中可以看到该设计的没汁思路共分为４个步骤：一 是图像采集，在图像采集时，首先要点亮需要测试的ＬＥＤ，同 时，还要将摄像头的参数配置好，以方便后续工作进行。二是 模板图片设置，模板图片设置是对测试ＬＥＤ的标准匹配模板的 １．１ ＬＥＤ自动化测试的总体框图程序 图１是总体设计框图，首先拍摄一幅较标准的ＬＥＤ图片， 从中选出每个ＬＥＤ的位置，确定每个ＬＥＤ的颜色，然后将这幅 图片作为模板，在后面进行ＬＥＤ测试时，每个拍摄到的ＬＥＤ图 基金项目：淮海工学院自然科学科研项目资助（２０１０１５０００９） 收稿日期：２０１３—０３—０６收修改稿日期：２０１３—０７—０６ 设置，它包括设置多少个ＬＥＤ灯，各个ＬＥＤ是什么颜色的，还 有ＬＥＤ的位置等。三是设计的重点部分，对拍摄的图像进行处 理，包括以下３点内容：在设定的范围内找取ＬＥＤ；从实际拍摄 的的ＬＥＤ上读取颜色；将读取的颜色与在Ｃｏｎｆｉｇ里设置好的颜 色进行对比。四是实现本次测试的结果和存储，存储数据的格 第１０期 田锦明等：基于ＬａｂＶＩＥＷ的ＬＥＤ自动化测试 ９５ 式为文本（．ｔｘｔ）格式。 １．２ ＬＥＤ自动化测试系统前面板设计 前面板主要是为测试提供一个友好的界面，如图２所示， 其上有ｖｉｓｉｏｎ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ显示控件，ＬＥＤ灯（ＬＥＤ１～ＬＥＤＩＯ），测 试按钮ＴＥＳＴ，显示文本框（Ｐａｓｓ／Ｆａｉｌ／Ｙｉｅｌｄ／Ｒａｔｅ，已用时间，工 号，工单号，序列号等），配置参数按钮Ｃｏｎｆｉｇ，为了使前面看上 去简洁美观，此处使用了选项板控件，分别为标题为“ＬＥＤ１～ ｌ０”，“Ｒｅｓｕｈ”的两个选项板，图上显示的是“ＬＥＤ１～１０”这一选 项板，在其上面可以看到有“预设ＬＥＤ颜色”和“实际ＬＥＤ颜 色”的字样，预设ＬＥＤ颜色就是在Ｃｏｎｆｉｇ档里预先设置好的颜 色和灯的标号，实际ＬＥＤ颜色为实际采集到的颜色，如果在 Ｃｏｎｆｉｇ里勾选５盏ＬＥＤ，那么该界面上就只能看到ＬＥＤ１～ ＬＥＤ５，剩余的ＬＥＤ将会自动隐藏起来。将上述控件合理布局， 调节适当的大小再配上适当的颜色，给使用者一个舒适的测试 界面 一 。 图２最终设计的前面板 ２ ＬａｂＶＩＥＷ编程实现 ２．１模板图片设计 模板图片设计很重要，设计的好坏直接关系到后面测试的 进行，在这个部分中，首先要拍摄一张标准的ＬＥＤ图片，确定其 上ＬＥＤ的个数和每个ＬＥＤ的位置，还要确定每个ＬＥＤ的颜色， 最后要将这些设置好的参数保存下来，供实际测试时使用。 模板图片设计是对采集的一帧标准图片进行配置，该配置 是通过３个ＶＩ实现的，第一个ＶＩ“ＩＭＡＱ Ｃｏｎｖｅｒｔ Ｒｅｃｔａｎｇｌｅ ｔｏ ＲＯＩ”的功能是将矩形转化成ＲＯＩ，第二个ＶＩ“ＩＭＡＱ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ＲＯＩ”是让使用者画出图像中感兴趣的区域，第三个ＶＩ“ＩＭＡＱ Ｃｏｎｖｅｒｔ ＲＯＩ ｔｏ Ｒｅｃｔａｎｇｌｅ”的功能是将该矩形区域转化成ＲＯＩ数 据存储下来，这样就可以获得矩形的边界了，其程序框图如图３ 所示 。 ２．２ ＬＥＤ图像测试实时处理 这部分是对实时采集的图像进行处理，它包括３个部分： 在样本中画好的矩形区域内查找ＬＥＤ；给找到的ＬＥＤ覆盖矩形 方框并显示灯号；将实际的ＬＥＤ颜色与预设的ＬＥＤ颜色进行 比较。 在图像中查找ＬＥＤ的原理是：在一片黑色的区域内查找白 色的物体，而这个白色物体的查找是根据预先设置的最小矩形 。。。。 “ 。。 无 ％误， 。。。 。 。 ｜ ÷Ｉ攮囊釜 矩形转换成肿ｈ然后再将该Ｒ０ 应用到图潦中Ｊ在该宙像中显示ｌ：Ｉ ＩＨ蝈Ｃｏ＝￣ｒｔ Ｒｅｃｔａｎｄｅ ｔｏ Ｒ０Ｉ—— ＾ｑ Ｃｏｎ￣ｖｅｒ舫Ｉ ｔｏ ｎ ｄｅ 意１ ５｝ ｌｌ 一 乙 …ｏｒ －～ ｊ＼ 图３模板图片程序图 来设定的，能找到比这个最小矩形大的物体。首先要将图片进 行二值化，就是让他只有黑色和白色两种颜色，这样用ＮＩ提供 的图像处理模块就可以在上面找到亮的部分了。 判断所找到的ＬＥＤ是不是在这个所画区域内，是根据ＬＥＤ 的中心来判断的，ＮＩ提供的模块可以找到这个中心，并且能给 出中心的 ，Ｙ坐标值，那么在判断是不是在区域内时就是用这 个 ，ｙ的坐标值和事先画好的矩形区域的４个角的坐标标志进 行比较，矩形区域的４个角的坐标遵循这样的排列原则：“上左 下右”，在ＬａｂＶＩＥｗ中就是通过这种方法确定一个矩形的，“上 左”就是矩形的左上角那个点的 ，Ｙ坐标值，“下右”就是矩形 的右下角那个点的 ，Ｙ坐标值。将ＬＥＤ中心的 ，Ｙ值与这两 个点的 ，Ｙ值进行比较， 大于“上”并且小于“下”，Ｙ大于 “左”并且小于“右”，那么，符合这个条件的 ，Ｙ就是在这个事 先画好的矩形区域内的了，即该ＬＥＤ是在这个区域内 。 图４为在预设好的矩形框内查找ＬＥＤ的算法，图上看到的 Ａｒｅａ，Ｂｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｃｔ，和Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｍａｓｓ为实际找到的区域的各 个参数，首先将Ｂｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｃｔ按名称解除捆绑，得到Ｒｉｇｈｔ， Ｌｅｆｔ，Ｂｏｔｔｏｍ，Ｔｏｐ ４个值，Ｒｉｇｈｔ减去Ｌｅｆｔ的值除以Ｂｏｔｔｏｍ减去 Ｔｏｐ的值，计算出长宽比，将它与预设的最小矩形的长宽比进行 比较，判断他是否大于这个预设的长宽比同时又小于１；其次， 计算出这个找到的区域内的所有点数目，即用Ｒｉｇｈｔ减去Ｌｅｆｔ 的值乘以Ｂｏｔｔｏｍ减去Ｔｏｐ的值，判断这个值是否小于预先画好 的区域内点的数目；最后一个条件是，实际的区域的长（Ｒｉｇｈｔ 减去Ｌｅｆｔ）和宽（Ｂｏｔｔｏｍ减去Ｔｏｐ）与预先设置的最小矩形的长 和宽进行比较，当实际的长和宽都分别大于最小矩形的长和宽 时，才能查找。只有在同时满足这３个条件的情况下，才能找 到物体，在该设计中为ＬＥＤ．最后，把找到的符合条件的点存放 到数组中，见图４中的条件结构里的第二个“插人数组”节点。 图４查找符合条件的ＬＥＤ程序图 ２．２．１在找到的ＬＥＤ上覆盖矩形和编号 在模板ＬＥＤ范围内找到了实际的ＬＥＤ，程序内部已经对该 ＥＬＤ进行了处理，但是从图上看不出有什么变化，因此，为了表 明该ＬＥＤ已经找到了，要在其上覆盖一个矩形的方框，代表这 Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ ０ｅｔ．２０１３ 是找到的ＬＥＤ，设计中矩形方框的颜色设为红色，醒目显眼。 覆盖了矩形之后，为了更进一步区分每个找到的ＬＥＤ，又在覆 盖矩形的基础上，为每个ＬＥＤ覆盖编号，这个编号是和模板中 设置的ＬＥＤ的灯号对应的，在一号灯位置找到的ＬＥＤ就为它 覆盖…１’，二号灯位置找到的就为其覆盖上…２’，依次类推，把所 有找到的ＬＥＤ都覆盖上编号，这样就更方便测试者查看了。 ２．２．２取实际ＬＥＤ颜色 设计主要是对ＬＥＤ进行颜色测试，所以在找到了ＬＥＤ之 后，要将它的颜色提取出来，与标准颜色进行对比。提取颜色 用到了“视觉与运动”中的一个ＧｅｔＣｏｌｏｒＰｉｘｅＬｉｎｅ ＶＩ，这个ＶＩ可 图５颜色对比的算法 以提取一条直线的颜色，在这个基础上，依次提取矩形框内的 测试完成后，往往需要把本次测试的结果保留下来以方便查 所有线条的颜色，然后取这些颜色均值，即可完成提取ＬＥＤ颜 色了。 ２．２．３ 实际ＪＪｌＥ１）颜色与标准ＬＥＤ颜色比较 颜色提取出来之后，就要将它与标准ＬＥＤ的颜色进行对比 了，差值在一定范围内的判为ＰＡＳＳ，相差太多的，就判为ＦＡＩＬ。 需要强调的一点是，白色ＬＥＤ的算法和其他颜色的不同，如果 采用同样的算法，在辨别白色时，会出错，因此在程序设计的时 候，将其特殊对待。在模板ＬＥＤ设置时，白色的ＬＥＤ的ＲＧＢ的 值一定要设为２５５，２５５，２５５，程序中就是根据这３个值判断 ＬＥＤ是不是为白色而采用相应的算法的。 从实际ＬＥＤ取得的颜色是ＲＧＢ合成的颜色，要先将它通 过“颜色至ＲＧＢ转换”，分解成Ｒ、Ｇ、Ｂ表示的值，前面说过了， ＲＧＢ的值在运算中不好用，还要通过“ＲＧＢ２ＨＳＬ”子ＶＩ将ＲＧＢ 值转换成ＨＳＬ表示的值，之后的运算都是用日、Ｓ、Ｌ参与计算 的。 图５是包含白色和非白色的颜色对比的算法，先通过一个 “Ｃｏｌｏｒ ｔｏ ＲＧＢ．ｖｉ”将预设的颜色转化成Ｒ、Ｇ、Ｂ ３个值，接着对 这３个值进行判断，看其是不是都等于２５５（白色的ＬＥＤ在配 置颜色时，必须将Ｒ、Ｇ、Ｂ ３个值都设置为２５５），如果都是等于 ２５５的，将布尔值“１”传给条件结构的“真”，然后用实际取得颜 色转换得到的饱和度Ｓ减去亮度Ｌ，将其结果与１２０比较，如果 大于１２０，则表示该灯为白色ＬＥＤ，然后将实际取得的Ｈ、．ｓ、，Ｊ的 值输入到“ＨＳＬ ｔｏ ＲＧＢ．ｖｉ”将它转化成Ｒ、Ｇ、Ｂ的值，再将Ｒ、Ｇ、 Ｂ值传给“ＲＧＢ ｔｏ Ｃｏｌｏｒ．ｖｉ”，合成颜色输出到ＬＥＤ Ｍｅａｓｕｒｅ显示 控件，同时将布尔值…１’与ＬＥＤ Ｒｅｓｕｌｔ １相“或”。当预设的Ｒ、 Ｇ、Ｂ值不等于２５５时，执行条件结构的“假”，让预设的颜色的 Ｈｕｅ值分别加上和减去３０，然后判断实际取色取得的 值是不 是在Ｈｕｅ一３０和Ｈｕｅ＋３Ｏ之间，如果条件成立，则将“真”与局 部变量ＬＥＤ Ｒｅｓｕｌｔ １进行“或”操作，同时将实际的ＨＳＬ执行 传到“ＨＳＬ ｏｔ ＲＧＢ．ｖｉ”，执行和ＬＥＤ为白色时相同的操作 。 ２．２．４测试结果显示与保存 测试结果显示就是要将本次的测试结果显示出来，这个结 果判断包含２个部分，一是对ＬＥＤ的亮还是没有亮进行判断， 二是对ＬＥＤ的颜色进行判断，只有同时满足这２个条件，即 ＥＬＤ亮并且颜色正确，才显示“ＰＡＳＳ”，在不满足其中任何一个 条件时，将会显示出“ＦＡＩＬ”，并且同时给出Ｆａｉｌ的ＬＥＤ灯号。 看，该设计将数据保存为文本文档（．ｔｘｔ）的形式，保存位置和文 本文件的名称由用户自己定义，在每次测试完之后，都会将测 试结果保存下来，方便查看。 ３结束语 系统与现有的用人眼检测的方法相比，有着如下优点，实 用价值较好。 （１）自动化程度高，减少了人力和财力。 （２）提高了测试效率。用这种方法进行测试，每次的测试 时间是固定的，大约在１０ Ｓ左右。 （３）提高了测试的准确率。 参考文献： ［１］ 李江全．虚拟仪器设计测控应用典型实例．北京：电子工业出版 社．２０１０． ［２］王磊，陶梅．精通ＬａｂＶｌＥＷ８．Ｘ．北京：电子工业出版社，２００８． ［３］ 王晓光，潘明．基于ＬａｂＶＩＥＷ的氧传感器的测试系统．仪表技术 与传感器，２００９（９）：５０—５１． ［４］ 范福玲，韩建勋．基于ＬａｂＶＩＥＷ的压电加速度传感器性能分析测 试系统．仪表技术与传感器，２００９（１）：２１—２２． ［５］ 资道周，葛召炎，李建奇，等．ＬａｂＶｌＥＷ在汽车加速度传感器性能 测试台中的应用．仪表技术与传感器，２００７（５）：４２—４４． ［６］ 黄福幸，艾延廷，李长仁，等．基于虚拟仪器的传感器综合实验系 统软件设计．仪器仪表学报，２００６（６）：１８１５—１８１６ ［７］ 于波，王吉忠，郭炫宇．基于Ｌａｂ￣ＩＥＷ的低频信号频率测量．仪表 技术，２０１０（７）：４０—４２． ［８］ 田锦明，龚成龙，纪林海，等．基于ＬａｂＶＩＥＷ的汽车轮速传感器测 控系统设计．仪表技术与传感器，２０１０（６）：２１—２４． 作者简介：田锦明（１９６９一），高级工程师，硕士，现主要从事自动测试、 电路ＣＡＤ及设计自动化等方面的研究与教学和电源变换器 电路的设计。Ｅ—ｍａｉｌ：ｔｉａｎｊｉｎｍｉｎｇ４２１３＠１２６．ｅｏｍ