基于三轴运动系统并采用OpenCV图像检索技术的智能座舱人机交互系统测试装置

技术领域

本发明涉及自动化测试领域，尤其涉及车载电子系统领域，具体是指一种基于三轴运动系统并采用OpenCV图像检索技术的智能座舱人机交互系统测试装置。

背景技术

智能座舱系统朝着功能更多更复杂的方向发展，用户通过人机交互系统与智能座舱系统交互，智能座舱系统越发复杂，人机交互系统十分庞大，传统的人工测试方式受限于测试工程师的数量、体力和精度等问题，已经不足够满足当前的测试需，软件频繁变更、频繁升级增加了回归测试及压力测试的工作量，从而带来更大的测试成本。

业内不同的公司提出了自动化的测试方案，英国TestPlant公司推出了通过VNC或RDP技术的自动化测试方案，通过远程桌面技术连接被测对象，从而实现自动化的人机交互系统测试，这种技术的缺点在于需要在被测试对象中插入VNC或RDP模块(正式发布的软件不需要这些模块)，侵入被测试系统修改被测试系统的代码和功能，影响了被测试对象的系统，同时由于VNC或RDP模块占有一定的系统运行资源，对被测试系统的系统效能存在一定影响。南京富士通软件技术发明的Fone AutoTest-X发明的HMI测试系统以及博世等其他公司发明的类似系统采用外置摄像头录制HMI界面，通过OCR识别技术进行HMI画面及文字比对，此类方法不适合复杂界面系统，智能座舱的界面多变不同的操作下，界面显示也有很大不同，目前这些方法都是基于静态图像识别的方法来实现，无法有效的进行动态的界面流转功能的测试以及部分界面有动态图像或视频的测试。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足标准化、可靠性高、测试成本低的基于三轴运动系统并采用OpenCV图像检索技术的智能座舱人机交互系统测试装置。

为了实现上述目的，本发明的基于三轴运动系统实现智能座舱的人机交互系统测试装置如下：

该基于三轴运动系统实现智能座舱的人机交互系统测试装置，其主要特点是，所述的装置包括结构件、三轴运动装置、控制器、图像检索加速器、摄像头、摇杆和模式按钮，所述的三轴运动装置固定在结构件的顶部，所述的控制器安装在结构件的侧面，结构件的背部固定的接线端与内部控制器和外部自动测试工控机相连接；所述的摄像头固定在三轴运动装置的Z轴底部，用于采集人机交互系统的界面并录制整个测试过程，结构件的中间为测试平台，所述的摇杆和模式按钮安装在测试平台的右侧。

较佳地，所述的三轴运动装置用于实现X轴、Y轴和Z轴三个方向尚的自由移动，X轴、Y轴和Z轴上的运动由三个步进电机驱动，所述电容触摸探头安装在Z轴上，可随X、Y、Z轴自由运动，实现电容屏的点击操作。

较佳地，所述的摄像头可以将测试过程的视频信号输出至存储设备中，用于回放测试过程，对问题进行定位和查找。

较佳地，所述的摄像头可以采集人机交互系统的界面并传输到图像检索加速器中，实现界面的识别和比对。

较佳地，所述的模式按钮具有点击动作功能以及坐标自学习功能，在设置为坐标自学习模式的情况下，摇杆操作三轴运动装置，自动记录当前坐标及动作，生成测试用例；在自动测试模式的情况下，按照自动升级的坐标信息和动作控制三轴运动装置。

较佳地，所述的控制器包括处理器、电源模块和AD采集模块，所述的电源模块和AD采集模块均与处理器相连接，所述的处理器用于完成步进电机的逻辑控制和摇杆的数据采集及状态判断功能；所述的电源模块提供电源；所述的AD采集模块采集摇杆的数值。

较佳地，所述的OpenCV图像检索加速器包括运行在通用处理器上的OpenCV单元及可编程门阵列上的图像检索的加速模块组成；所述OpenCV图像检索加速器通过以太网口实现与工控机的通信。

较佳地，所述的处理器通过模式按钮判断当前的工作模式，在模式开关打开时，处理器通过步进电机控制指令控制步进电机，在模式开关关闭时，处理器通过AD采集模块采集摇杆的数值，计算需要移动的距离，输出脉冲信号控制步进电机的转动带动丝杠移动；移动至正确的位置后，按压摇杆上的按钮，处理器记忆当前的X、Y坐标值对应的步进电机的控制参数，并对进行数据存储，通过坐标值自动生成对应测试用例的HMI操作步骤。

采用了本发明的基于三轴运动系统实现智能座舱的人机交互系统测试装置，提高智能座舱系统的人机交互系统的功能测试的效率，可用于研发过程中的功能测试、可靠性测试、回归测试等测试过程，减少测试人员的工作量，标准化测试过程，同时也降低了测试成本。

附图说明

图1为本发明的基于三轴运动系统实现智能座舱的人机交互系统测试装置的人机交互系统台架示意图。

图2为本发明的基于三轴运动系统实现智能座舱的人机交互系统测试装置的台架控制器系统及图像检索加速系统示意图。

附图标记：

1 三轴运动装置

2 摄像头

3 电容笔

4 模式按钮

5 摇杆

6 紧急停止按钮

7 OpenCV图像检索加速器

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的该基于三轴运动系统实现智能座舱的人机交互系统测试装置，其中包括结构件、三轴运动装置1、控制器、图像检索加速器、摄像头2、摇杆5和模式按钮4，所述的三轴运动装置1固定在结构件的顶部，所述的控制器安装在结构件的侧面，结构件的背部固定的接线端与内部控制器和外部自动测试工控机相连接；所述的摄像头2固定在三轴运动装置1的Z轴底部，用于录制整个测试过程，结构件的中间为测试平台，所述的摇杆5和模式按钮4安装在测试平台的右侧。

作为本发明的优选实施方式，所述的三轴运动装置1用于实现X轴、Y轴和Z轴三个方向尚的自由移动，X轴、Y轴和Z轴上的运动由三个步进电机驱动，所述电容触摸探头安装在Z轴上，可随X、Y、Z轴自由运动，实现电容屏的点击操作。

作为本发明的优选实施方式，所述的摄像头2将测试过程的视频信号输出至存储设备中，用于回放测试过程，对问题进行定位和查找。

作为本发明的优选实施方式，所述的摄像头2可以采集人机交互系统的界面并传输到图像检索加速器中，实现界面的识别和比对。

作为本发明的优选实施方式，所述的OpenCV图像检索加速器7包括运行在通用处理器上的OpenCV单元及可编程门阵列上的图像检索的加速模块组成；所述OpenCV图像检索加速器7通过以太网口实现与工控机的通信。

作为本发明的优选实施方式，所述的模式按钮4具有点击动作功能以及坐标自学习功能，在设置为坐标自学习模式的情况下，摇杆5操作三轴运动装置1，自动记录当前坐标及动作，生成测试用例；在自动测试模式的情况下，按照自动升级的坐标信息和动作控制三轴运动装置1。

作为本发明的优选实施方式，所述的控制器包括处理器、电源模块和AD采集模块，所述的电源模块和AD采集模块均与处理器相连接，所述的处理器用于完成步进电机的逻辑控制和摇杆5的数据采集及状态判断功能；所述的电源模块提供电源；所述的AD采集模块采集摇杆5的数值。

作为本发明的优选实施方式，所述的处理器通过模式按钮4判断当前的工作模式，在模式开关打开时，处理器通过步进电机控制指令控制步进电机，在模式开关关闭时，处理器通过AD采集模块采集摇杆5的数值，计算需要移动的距离，输出脉冲信号控制步进电机的转动带动丝杠移动；移动至正确的位置后，按压摇杆5上的按钮，处理器记忆当前的X、Y坐标值对应的步进电机的控制参数，并对进行数据存储，通过坐标值自动生成对应测试用例的HMI操作步骤。

本发明的具体实施方式中，本装置由结构件、三轴运动装置1、控制器、OpenCV图像检索加速器7、摄像头2、摇杆5、模式按钮4等部分组成，待测的智能座舱系统控制器、显示屏及外设被固定在测试装置上，显示屏位于三轴运动装置1的下方，在Z轴上安装主动式电容笔3模拟触摸屏的点击动作，通过X、Y轴的移动实现不同位置的点击。

三轴运动装置1固定在结构件的顶部，结构件的下部安装测试装置的控制器，结构件的背部固定接线端子，用来连接内部控制器和外部自动测试工控机。结构件中间为工作平台，测试平台用来固定显示屏、娱乐信息系统控制器及各种外设。三轴运动装置1Z轴底部固定主动式电容笔3及用来录制整个测试过程的摄像头2。在测试平台的右边设置紧急停止按钮6、用于自学习功能的摇杆5及模式按钮4。

三轴运动系统包含三轴运动装置1以及三轴运动控制系统，三轴运动装置1实现了X、Y、Z三个方向的自由移动，X、Y、Z轴上的运动由三个步进电机驱动，通过内部控制器中的步进电机驱动器进行驱动，步进电机控制的脉冲信号、方向信号通过外部的工控机输入。通过工控机的控制可实现待测屏幕上任意区域的点击、滑动等操作。

Z轴上的摄像头2可以通过电缆将完整测试过程的视频信号输出到其他存储设备中，可用于测试过程中问题的回放，方便问题的定位和查找。

工作平台上安装有紧急停止按钮6，在测试过程中，如果发生意外情况可按下此按钮中断测试操作。实现HMI的自动点击功能，需要预先输入HMI的点击坐标和动作，由于界面及功能复杂，需要输入的坐标值数量庞大，采用人工输入方法费时费力，如果通过在待测系统中编码实现则会侵入待测系统，所以测试平台上配置了点击动作及坐标自学习功能，当通过模式按钮4设置为自学习模式时，此时操作摇杆5可操作三轴运动系统，当操作触摸屏时系统，可自动的将当前的坐标及动作记录下来，生成一个测试用例。进入自动测试模式时，将按照自动升级的坐标信息和动作控制三轴运行系统操作待测的功能界面，测试人员只需根据当前界面输出的结果判断功能是否满足要求即可。

测试设备采用定制的结构，三轴运动系统采用FSL40XYZ-L三轴线性模组，模组支持X、Y、Z三轴运动，精度可达0.1mm,可以满足触摸屏操作的精细控制。

通过三个步进电机控制器FMDD50D40分别驱动三个步进电机，通过LRS-200-24型号模块提供电机驱动电源，将电机控制器的电源分别接到电源模块上，电机控制器上的电机控制的脉冲信号及方向信号通过5V 32Bit ATMEL处理器ATSAMC21J8A控制。

测试装置通过四维摇杆5JH-D400X-R4以及ATMEL处理器完成坐标自学习功能，ATSAMC21J8A通过采集模式开关按钮判断当前的工作模式，当模式开关打开时ATSAMC21J8A接收上位机发过来的步进电机控制指令控制步进电机，当模式开关关闭时ATSAMC21J8A通过AD采集摇杆5电位器的数值，计算出需要移动的距离，输出脉冲信号通过FMDD50D40控制步进电机的转动带动丝杠移动；当移动到正确的位置时，按压摇杆5上的按钮，ATSAMC21J8A检测到按钮按压时则记忆当前的X、Y坐标值对应的步进电机的控制参数，并将这个参数传送给上位机进行数据存储，上位机软件通过获得的一系列的坐标值自动生成对应测试用例的HMI操作步骤。

ATSAMC21J8A处理器完成步进电机的逻辑控制及摇杆5的数据采集及状态判断功能。ATSAMC21J8A处理器实时检测紧急停止按钮6，当检测到紧急停止按钮6按下的时候，处理器停止对步进电机的控制。

基于zynq7035的图像检索加速器采集Z轴上摄像头2的实时图像数据，使用zynq7035内部的逻辑单元对OpenCV图像检索进行算法加速，采用经过硬件调优的OpenCV实现高速图像采集、转化、图像特征提取、图像检索和特征比对，测试开始前先预存正确的图像序列，这些图像序列为不同测试用例的正确的结果，通过测试图像和标准图像的比对实现HMI测试的智能化。

本发明提高智能座舱中信息娱乐系统人机交互系统功能的测试效率，并达到覆盖所有功能、所有场景的目的，同时兼顾功能逻辑测试、压力测试等研发与测试需求，保护了基于三轴运动系统的智能座舱系统的人机交互系统测试装置，保护了基于摇杆5控制的测试自学习的方法。

采用了本发明的基于三轴运动系统实现智能座舱的人机交互系统测试装置，提高智能座舱系统的人机交互系统的功能测试的效率，可用于研发过程中的功能测试、可靠性测试、回归测试等测试过程，减少测试人员的工作量，标准化测试过程，同时也降低了测试成本。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。