机顶盒前面板的测试系统及测试方法与流程

本发明涉及一种机顶盒前面板的测试系统及测试方法，特别是涉及一种用于电视机顶盒前面板的工厂自动化监测系统及测试方法。

背景技术：

工厂在生产电视机顶盒时，需进行一系列的功能测试，包括对装配前、装配后的主板、前面板、各种输入输出接口等的测试，以确保产品质量。最传统的工厂测试方法是人工测试，其不足之处在于，除需要持续的单件人工与管理成本外，还可能出现漏测、误测等出错风险。为规避人工测试所带来的问题，现代工厂都倾向于使用自动化测试装备，在机顶盒生产领域，逐渐出现了工厂自动化测试的方法、装置。如中国专利CN201120556482.0通过视频采集卡捕捉机顶盒的视频输出，然后利用计算机对捕捉到的视频与事先存储的标准图片进行对比、判断，以代替传统方法中工人观察电视机屏幕的测试手段；中国专利CN201210018446.8则使用音视频分析器对机顶盒的音视频指标进行自动化测试，但这些方法都无法用于前面板数码管、LED(发光二极管)指示灯的测试。中国专利CN200920183371.2则公开了一种利用单片机对前面板单板进行测试的方法，因使用单片机需连接到前面板单板的连接接口，对于机顶盒完成整机装配后的整机测试不适用，而且也未给出数码管、LED灯的测试方法；中国专利CN201310725897.X也公开了一种前面板测试方法与系统，但对于数码管、LED指示灯，仍使用人工观测。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术无法对电视机顶盒前面板的数码管及指示灯进行自动化测试的缺陷，提供一种机顶盒前面板的测试系统及测试方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种机顶盒前面板的测试系统，用于对所述机顶盒前面板的数码管及指示灯进行测试，其特点在于，包括一摄像机、一自动测试工作站以及一数据库；

所述数据库用于预存储一数码管配置参数、一指示灯配置参数以及一摄像机配置参数，所述数码管配置参数用于配置所述数码管的字符串的显示序列及显示间隔；所述指示灯配置参数用于配置所述指示灯的点亮状态及颜色集合；所述摄像机配置参数用于配置所述摄像机采集影像的采集频率；

所述机顶盒包括一显示模块及一处理器，所述自动测试工作站包括一提取模块及一控制模块，所述处理器用于预存储所述数码管配置参数及所述指示灯配置参数，并控制所述显示模块按照所述数码管配置参数依次循环显示所述数码管的字符串、并按照所述指示灯配置参数显示指示灯的不同状态；所述提取模块用于从所述数据库中提取所述数码管配置参数、所述指示灯配置参数及所述摄像机配置参数，所述控制模块用于控制所述摄像机以所述采集频率采集所述机顶盒前面板的数码管及指示灯的影像；

所述摄像机用于将采集到的影像发送至所述自动测试工作站，所述自动测试工作站还包括一识别模块及一测试模块，所述识别模块用于从所述影像中识别出数码管的字符串及指示灯的色彩，所述测试模块用于采用OCR技术(光学字符识别技术)对识别出的数码管的字符串进行测试，并在连续识别若干个字符串且判断与所述数码管配置参数中预设的循环字符串序列中的连续若干个标准字符串均相同后输出数码管测试通过的测试结果；所述测试模块还用于对识别出的指示灯的若干色彩进行测试，并在判断识别出的指示灯的若干色彩与预设的若干标准指示灯色彩的色差均小于一阈值后输出指示灯测试通过的测试结果，所述测试模块还用于将测试结果发送至所述数据库进行存储。所述测试结果用于生产管理人员监测、管理各工位的生产测试情况，以及时安排维修、应对。

较佳地，所述识别出的指示灯的色彩与预设的标准指示灯色彩的色差计算公式为：

其中d表示色差，R₁、G₁、B₁表示识别出的指示灯的色彩的RGB(红绿蓝)值，R₂、G₂、B₂表示预设的标准指示灯色彩的RGB值。

较佳地，所述测试系统还包括一用于作为所述机顶盒前面板的拍摄背景的单色背景板，所述单色背景板由单色的不反光材料制成。

较佳地，所述机顶盒前面板具有一唯一标识。

较佳地，所述摄像机通过USB(通用串行总线)接口或网线与所述自动测试工作站相连接。

本发明的目的在于还提供了一种机顶盒前面板的测试方法，其特点在于，其利用上述的测试系统实现，包括以下步骤：

S₁、所述数据库预存储一数码管配置参数、一指示灯配置参数以及一摄像机配置参数，所述数码管配置参数用于配置所述数码管的字符串的显示序列及显示间隔；所述指示灯配置参数用于配置所述指示灯的点亮状态及颜色集合；所述摄像机配置参数用于配置所述摄像机采集影像的采集频率；

S₂、所述处理器预存储所述数码管配置参数及所述指示灯配置参数，并控制所述显示模块按照所述数码管配置参数依次循环显示所述数码管的字符串、并按照所述指示灯配置参数显示指示灯的不同状态；

S₃、所述提取模块从所述数据库中提取所述数码管配置参数、所述指示灯配置参数及所述摄像机配置参数，所述控制模块控制所述摄像机以所述采集频率采集所述机顶盒前面板的数码管及指示灯的影像；

S₄、所述摄像机将采集到的影像发送至所述自动测试工作站，所述识别模块从所述影像中识别出数码管的字符串及指示灯的色彩；

S₅、所述测试模块采用OCR技术对识别出的数码管的字符串进行测试，并在连续识别若干个字符串且判断与所述数码管配置参数中预设的循环字符串序列中的连续若干个标准字符串均相同后输出数码管测试通过的测试结果；所述测试模块还对识别出的指示灯的若干色彩进行测试，并在判断识别出的指示灯的若干色彩与预设的若干标准指示灯色彩的色差均小于一阈值后输出指示灯测试通过的测试结果，所述测试模块还将测试结果发送至所述数据库进行存储。

较佳地，所述识别出的指示灯的色彩与预设的标准指示灯色彩的色差计算公式为：

其中d表示色差，R₁、G₁、B₁表示识别出的指示灯的色彩的RGB值，R₂、G₂、B₂表示预设的标准指示灯色彩的RGB值。

较佳地，所述机顶盒前面板具有一唯一标识。

较佳地，所述摄像机通过USB接口或网线与所述自动测试工作站相连接。

本发明的积极进步效果在于：本发明为电视机顶盒的生产过程中提供了一种自动化测试机顶盒前面板的数码管、LED指示灯的系统及方法，成功规避了人工观测存在的漏测、误测等问题，降低了人工与管理成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的一实施例的机顶盒前面板的测试系统的模块示意图。

图2为本发明的一实施例的机顶盒前面板的数码管显示的数字的形状示意图。

图3为本发明的一实施例的机顶盒前面板的测试系统中自动测试工作站的模块示意图。

图4为本发明的一实施例的机顶盒前面板的测试方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明提供了一种机顶盒前面板的测试系统，侧重于对电视机顶盒前面板的数码管及LED指示灯的测试，其中数码管是7段(或带小数点的8段)数码管，用来显示频道号、时间、简单的出错提示，显示的字符有数字、字母、个别标点符号(如冒号、短划线)；LED指示灯则通常是机顶盒电源或其他设施(如网络设备、红外接收器)的状态指示灯，常见的是单色LED灯，但目前机顶盒产品常使用双色甚至三色LED灯，如红绿双色LED灯、红绿黄三色LED灯。机顶盒制造厂对前面板数码管、指示灯进行测试目的是发现数码管、LED指示灯可能因主板焊接、装配等生产过程、甚至物料本身因素造成的机顶盒不良，如数码管不亮、缺少笔画，LED灯不亮或颜色异常。

本发明利用光学数字摄像机，结合光学字符识别技术、色彩识别技术进行前面板数码管、LED指示灯的自动测试，如图1所示，本发明的测试系统包括一摄像机1、一自动测试工作站2、一数据库3以及一单色背景板4，其中单色背景板4由单色(如灰色)的不反光材质(如布料、纸板)制成，用作被测对象(机顶盒前面板)的拍摄背景，被测对象位于单色背景板4与摄像机1之间，摄像机1在拍摄被测对象时也会拍摄到单色背景板4，从而利用单色背景板4可以挡住其他背景画面或光线，减少光线干扰，有利于后续图像的分析处理。

其中被测对象为已焊接/装配数码管/LED指示灯的机顶盒电路板或机顶盒整机。对于机顶盒电路板，数码管、LED指示灯尚裸露在外，摄像机1可直接拍摄到；而装配成整机后，机顶盒前面板部位的半透明外壳会遮挡住数码管、LED指示灯，只有在点亮发光时用户才容易观察到数码管、LED指示灯的存在。被测对象的摆放位置和角度，应使摄像机可清晰拍摄到发光的数码管、LED指示灯。在生产测试过程中，机顶盒内运行的生产测试专用软件(简称“产测软件”)会控制数码管、LED指示灯的显示。譬如，控制数码管依次循环显示特定的数字串，如0123、1234、2345、3456直到8901、9012、0123等，典型的数码管显示的数字的形状如图2所示。机顶盒产测软件还控制LED指示灯按预定顺序依次循环地熄灭、点亮，按预定顺序依次循环显示不同的颜色(用于双色或三色LED灯)。

每个被测对象的机顶盒前面板都有唯一标识，如生产序列号，该生产序列号以条码形式贴附在测试对象上，测试对象经过每一个工位，其唯一标识都会被自动扫描、记录，各工位的工作结束时被记录的还有与该唯一标识相对应的生产测试结果。

所述摄像机1为光学数字摄像机，用来采集被测对象的影像，其拍摄镜头对准并聚焦被测对象的前面板数码管和LED指示灯，从而可清晰采集到被测对象的影像。由于拍摄的是发光体，按摄影常识，发光体周边容易形成光晕，在生产线开工前，摄像机1需经过适当调校，可清晰拍摄到点亮后的机顶盒数码管和LED指示灯，且没有或只有少许光晕。摄像机1与自动测试工作站2连接，典型连接方式是USB接口连接或网线连接等，采集的影像会通过连接传输至自动测试工作站2。

所述数据库3会存储并处理产线配置信息、生产过程中形成的测试结果、出货数据等，由于是自动化测试，因此无论是测试通过还是发现不良品，作为必需动作，自动测试工作站2都会将测试结果反馈给所述数据库3，以便生产管理人员及时了解生产测试情况。

所述数据库3中具体预存储的配置信息包括一数码管配置参数、一指示灯配置参数以及一摄像机配置参数，所述数码管配置参数用于配置所述数码管的字符串的显示序列及显示间隔；所述指示灯配置参数用于配置所述指示灯的点亮状态及颜色集合；所述摄像机配置参数用于配置所述摄像机采集影像的采集频率。

其中字符串的显示序列用于测试数码管是否存在笔画缺失、无法点亮等异常情况，对于带冒号的数码管，典型的预设字符串序列为0123、12:34、2345、34:56、4567、56:78、6789、78:90、8901、90:12、0123、12:34等等，这其实是一个循环序列。所述字符串的显示序列的预设原则是，依次显示部分字符串后，能够确保每个数码管单独点亮或熄灭，且每个数码管的每个笔画均至少一次被点亮或熄灭。例如，考虑到数码管中会存在小数点、冒号，预设字符串时会增加小数点、冒号。预设字符串序列及对应的产品型号由生产管理员保存在所述数据库3中，自动测试工作站2则在配置产线时根据产品型号从所述数据库3获得所述数码管配置参数，从而可以提取对应的预设字符串序列。

所述指示灯配置参数所进行的产线配置工作则是针对机顶盒的机型定义指示灯的点亮状态或颜色集合，其中颜色集合需包含指示灯的所有颜色或所有状态。根据需求情况，指示灯状态可以包含“熄灭”状态，受硬件电路设计限制，有些指示灯(如电源指示灯)上电即亮，软件无法使其熄灭，这时无需考虑“熄灭”状态。指示灯颜色或状态集合经预设后按产品型号保存在所述数据库3，在产线启动时由所述自动测试工作站2按产品型号从所述数据库3中获取。

在所述自动测试工作站2中设置有自动测试软件，当运行自动测试软件后，所述自动测试工作站2会从所述数据库3中提取上述各项配置参数，在所述机顶盒前面板的数码管显示字符串、指示灯显示不同状态后，会控制所述摄像机1按每秒2-5帧的速度定时采集被测对象的影像，并对影像进行预处理，然后识别并判断是否通过测试，并将测试结果上报至所述数据库3，所述自动测试工作站2通过网络与所述数据库相连接。

如图3所示，所述自动测试工作站2包括一提取模块21、一控制模块22、一识别模块23以及一测试模块24。其中，所述提取模块21会从所述数据库3中提取所述数码管配置参数、所述指示灯配置参数及所述摄像机配置参数，在所述机顶盒的处理器控制机顶盒中的显示模块按照所述数码管配置参数依次循环显示所述数码管的字符串、并按照所述指示灯配置参数显示指示灯的不同状态后，所述控制模块22会控制所述摄像机1以所述采集频率采集所述机顶盒前面板的数码管及指示灯的影像。

在所述摄像机1将采集到的影像发送至所述自动测试工作站2后，所述控制模块22还对采集的图像进行预处理，通过预处理来去除机顶盒电路板或机顶盒以外的图像，以免造成干扰，由于背景使用特定颜色的单色背景板，使得预处理的过程会非常迅速，经过预处理后，会将图像按预定区域切割为两部分，一部分用于数码管的测试，另一部分用于LED指示灯的测试。所述识别模块23则从经过预处理的影像中识别出数码管的字符串及指示灯的色彩，并按照一定的方法判定是否通过测试，若发现未通过测试的被测对象，则报警并拦截，并上报所述数据库3，若测试通过，则放行流入后续工位，并上报所述数据库3。

对于数码管部分，所述测试模块24采用OCR技术对识别出的数码管的字符串进行测试，并在连续识别若干个字符串且判断与所述数码管配置参数中预设的循环字符串序列中的连续若干个标准字符串均相同后输出数码管测试通过的测试结果。具体地，利用OCR技术对图像进行字符识别，识别出字符串，如0123、1234等，然后与预设字符串序列进行比照。若连续识别出若干个字符串，且该字符串与预设的字符串相同，据此判断数码管正常，否则报异常。

关于OCR技术，由于是针对数码管字体的识别，可识别字符集合仅需限于数码管常见字符，如图2中的数字0～9及冒号，而不必像常规OCR场景那样识别大量字符(如数千个常见中文字符)。如此缩小识别范围的益处是，加快识别速度、提高准确性。考虑到数码管可能出现缺笔画(该点亮而未亮)、多笔画(不该亮却点亮)、无法点亮等各类不良，在设定OCR规则时，需防止输出相似字符，以规避误测。即遇到所述不良时，OCR将无法正确识别则输出非法字符，即，OCR若无法正确识别，则判定数码管不良。

在连续识别出指定数量的不同字符串后，形成一个字符串序列，需要连续识别出的字符串数量通常为3-4个，数量越多，测试结果越真实，但测试时间长，影响效率。数量的多少，受三方面因素影响，预设字符串在机顶盒上的显示间隔、摄像机的影像采集间隔及产线对测试速度的要求，从生产效率角度而言，工厂希望在保证准确性的前提下，测试速度越快越好。

假设预设循环字符串序列为A(自数据库获取)，OCR连续识别出的字符串序列为B，判断数码管是否合格的方法是：将序列B与循环序列A进行对照，若A包含B，则认为数码管测试通过；否则测试不通过。

设序列B的长度为m，序列A的循环周期为n，其中1<m<n；并设A或B的第i个字符串为A(i)或B(i)。由于A是循环序列，对于任意整数k，A中的第n+k个字符串与第k个相同，即A(n+k)＝A(k)。

判断A是否包含B的算法如下：

(a)遍历A，寻找与B(1)相同的字符串A(i)；

(b)若存在i，使得A(i)＝B(1)，则继续至(c)；否则返回“否”；

(c)分别对B(2)与A(i+1)、B(3)与A(i+2)、…、B(m)与A(i+m-1)进行比较；

(d)若全部相同，则返回“是”；否则返回“否”。

利用上述算法就能够测试识别出的若干字符串是否与预设的循环字符串序列中的连续若干个标准字符串相同，进而就实现了对数码管的测试。

所述测试模块24还对识别出的指示灯的若干色彩进行测试，并在判断识别出的指示灯的若干色彩与预设的若干标准指示灯色彩的色差均小于一阈值后输出指示灯测试通过的测试结果。

对于指示灯部分，则按照预设标准色彩集合进行色彩识别、测试。在获得特定区域的数字图像后，搜索图像内是否存在光点，其色彩是否跟预设的标准指示灯色彩相近，具体地，即判断识别出的色彩与对应的标准指示灯色彩的色差是否小于一阈值，譬如，若两个色彩在RGB色彩空间对应点之间的距离小于一定的阈值，则认为色彩相近。以0～255的RGB值为例，若识别出的色彩为(R₁,G₁,B₁)，预设的标准指示灯色彩为(R₂,G₂,B₂)，则两者之间的色差计算公式为：

若d小于某个阈值δ，如16，则认为两个色彩比较接近。该阈值可预设或现场根据实际情况进行校准或调整。若色彩接近则认为检测到某种颜色。若预设的所有色彩(自数据库获得)均已被检测到，则测试通过；若存在某种颜色从未被检测到，则认为LED指示灯测试不通过。

由于数码管、LED指示灯都是以成品模块或器件购进，因此机顶盒生产测试的重点是器件是否按预定颜色点亮，而不太关注可能存在的色彩差异。受生产车间光线干扰以及面板透光板的滤光影响，采集影像的色彩与数码管/LED指示灯的原始色彩之间可能存在色彩差异(色彩失真)，因此进行色彩对照时会预留足够的色差余量。

所述自动测试工作站2在进行自动测试后，会对测试结果进行反馈，自动测试工作站2在完成识别、测试并得出测试结论后，会采取相应的后续动作。若被测对象未通过测试，则报警、提示拦截，并上报数据库；若测试通过，则放行流入后续工位，并上报数据库。生产管理员在收到对不良品的报警后，会按工厂不良品处理流程采取相应的对策。在人工测试时，拦截方式是工人手动将产品转移至流水线以外单独处理(分析、维修或返工)。对于自动化测试，拦截方式仍可以是人工，但拦截时机可以根据产线各工位用时情况，选择在后续用时短的工位统一进行人工拦截。拦截的依据是根据唯一标识信息从数据库获得的测试结果。即，若所有测试都通过，则放行；否则拦截。

如图1所示，本发明的测试系统还包括一生产监控与管理工作站5，用于生产管理人员对生产过程进行监控、管理，包括产线初始化、产线状态监控、出货数据管理等，生产监控与管理工作站5通过网络与数据库3连接。

如图4所示，本发明利用本实施例的测试系统实现的机顶盒前面板的测试方法包括以下步骤：

步骤101、所述数据库预存储一数码管配置参数、一指示灯配置参数以及一摄像机配置参数，所述数码管配置参数用于配置所述数码管的字符串的显示序列及显示间隔；所述指示灯配置参数用于配置所述指示灯的点亮状态及颜色集合；所述摄像机配置参数用于配置所述摄像机采集影像的采集频率。

步骤102、所述处理器预存储所述数码管配置参数及所述指示灯配置参数，并控制所述显示模块按照所述数码管配置参数依次循环显示所述数码管的字符串、并按照所述指示灯配置参数显示指示灯的不同状态。

步骤103、所述提取模块从所述数据库中提取所述数码管配置参数、所述指示灯配置参数及所述摄像机配置参数，所述控制模块控制所述摄像机以所述采集频率采集所述机顶盒前面板的数码管及指示灯的影像。

步骤104、所述摄像机将采集到的影像发送至所述自动测试工作站，所述识别模块从所述影像中识别出数码管的字符串及指示灯的色彩。

步骤105、所述测试模块采用OCR技术对识别出的数码管的字符串进行测试，并在连续识别若干个字符串且判断与所述数码管配置参数中预设的循环字符串序列中的连续若干个标准字符串均相同后输出数码管测试通过的测试结果；所述测试模块还对识别出的指示灯的若干色彩进行测试，并在判断识别出的指示灯的若干色彩与预设的若干标准指示灯色彩的色差均小于一阈值后输出指示灯测试通过的测试结果，并将测试结果发送至数据库进行存储。

在本发明中，上述的各项配置参数信息(预设序列、LED指示灯的色彩集合等)还可以保存在自动测试工作站本地，而非数据库；自动测试工作站与摄像机的连接方式不限于USB、网线等有线连接方式，也可以是支持高速数据通信的无线连接，如Wi-Fi(一种可以将个人电脑、手持设备等终端以无线方式互相连接的技术)方式，以方便工厂快速部署。摄像机也可以是支持快速连拍的数字相机或普通数字摄像头。虽然图2中给出的是七段数码管的显示情况，但也可以是米字型数码管，不过需预设特定字符串，如使用中文字符“米”，以确保所有笔画都被测试到。当机顶盒前面板有多个LED指示灯且各灯的颜色或颜色数不同时，需事先标定指示灯在图像中的大致相对位置，并逐个使用对应的色彩集合进行识别、测试。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。