試論基于圖像處理的檢測系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

湯龍

摘要：與激光測量相比，以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)的非接觸型精密測量是一種相對較先進(jìn)的以及新型的測量技術(shù)。在現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用以及積極的研究。相比國外而言，目前國內(nèi)的應(yīng)用水平以及研究水準(zhǔn)都存在較大的差異。本文以圖像處理作為基礎(chǔ)，對檢測系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)研究，以期促進(jìn)國內(nèi)相關(guān)檢測系統(tǒng)更好的發(fā)展，從而促進(jìn)國內(nèi)相關(guān)應(yīng)用發(fā)展水平的提升。

關(guān)鍵詞：圖像處理 檢測系統(tǒng) 研究與設(shè)計(jì)

中圖分類號：TP274.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0137-01

隨著工業(yè)現(xiàn)代化以及自動化的發(fā)展，以人類視覺為基礎(chǔ)進(jìn)行各種測量、識別以及控制的需求不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的靠人力解決的方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代需求，機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生，其中基于機(jī)器視覺的非接觸測量技術(shù)也隨之誕生。近年來，圖像處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得辦公自動化系統(tǒng)、圖像通訊技術(shù)、地理信息系統(tǒng)以及衛(wèi)星照片傳輸和分析等等功能和技術(shù)成為可能，應(yīng)用的領(lǐng)域得到前所未有的豐富和擴(kuò)展。但是與國外相比，目前國內(nèi)的應(yīng)用情況相對比較狹窄，目前仍舊主要居中在對圖像進(jìn)行相關(guān)定性處理的運(yùn)用領(lǐng)域，其潛能以及相關(guān)價(jià)值在國內(nèi)還沒得到足夠的重視以及充分的發(fā)展，不利于國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和提升，故而提高國內(nèi)對于相關(guān)研究的科研水平以及拓展相關(guān)的科學(xué)實(shí)踐或者是實(shí)踐研究是非常之必要和重要的。

1 檢測系統(tǒng)概述

圓形是幾何以及生活中所見物體形狀的基本圖形之一，對圓進(jìn)行檢測具有異常重要的現(xiàn)實(shí)意義，在實(shí)際生活的應(yīng)用之中，對圓進(jìn)行個(gè)各種檢測應(yīng)用也非常普遍。對此，設(shè)置了以視頻圖像為基礎(chǔ)的檢測系統(tǒng)，其主要內(nèi)容就是對圓形的檢測。

圖像的采集、圖像的分析以及結(jié)果的最終輸出構(gòu)成了檢測系統(tǒng)的三大組成部分。其中的圖像采集工作由CCD攝像機(jī)、所使用的視頻圖像采集卡以及計(jì)算機(jī)三大部件完成；圖像分析工作則可以借助比如說VC++6.0進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)和制定匹配的圓形檢測軟件，其檢測軟件由文件儲存、圖像底層處理、圖像采集、特征提取等等各個(gè)相應(yīng)模塊組成，以此完成對圖像進(jìn)行噪聲去除、參數(shù)計(jì)算或者是特征提取等等相關(guān)工作。相關(guān)結(jié)果的輸出就是把經(jīng)過相關(guān)計(jì)算處理的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行最終的輸出，以此實(shí)現(xiàn)對圖像中心點(diǎn)的標(biāo)定工作。[1]

2 圖像處理基礎(chǔ)概述

通過計(jì)算機(jī)及其系統(tǒng)對各種數(shù)字圖形實(shí)現(xiàn)各種目的的處理即為數(shù)字圖像處理。對圖像進(jìn)行處理的過程是，將原始輸入的質(zhì)量差的圖像進(jìn)行改善后，再予以輸出，其主要是改善圖像質(zhì)量。對圖像進(jìn)行增強(qiáng)或者是復(fù)原等工作是最最常見的圖像處理方式。

同時(shí)也有以機(jī)器作為處理對象的圖像處理，其主要功能是讓被處理的計(jì)算機(jī)或者是機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)自動識別，專業(yè)術(shù)語為圖像識別。與數(shù)字圖像處理所不同的是，圖像識別系統(tǒng)中輸入的是經(jīng)過質(zhì)量改善之后的圖像，給予輸出的則為對圖像中對象的分類或者是識別。隨著圖像處理技術(shù)的提升以及相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，圖像處理技術(shù)和越來越多的科學(xué)發(fā)生關(guān)聯(lián)，發(fā)展越來越過多樣化和先進(jìn)化。[2]

3 檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 檢測系統(tǒng)軟件簡介

檢測系統(tǒng)的順利實(shí)施借助了具有超高的綜合性能的開發(fā)工具VisualC++編程，使用的是針對研究對象的相關(guān)程序設(shè)計(jì)（OPP）方法，將數(shù)據(jù)以及相相關(guān)的數(shù)據(jù)操作方法進(jìn)行共同封裝，打包成為一個(gè)彼此依賴、難以分離的整體，此即為對象。其中將同一個(gè)類型的對象進(jìn)行共性的抽象處理可以得到類。隨后一個(gè)簡單的外部接口的開通就能實(shí)現(xiàn)類和外界的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)對象以及對象之間借助各種消息實(shí)現(xiàn)通訊行為，但是類相應(yīng)的多數(shù)數(shù)據(jù)還僅限于本類的處理方法。如此一來，程序模塊之間的關(guān)系變得簡單化，所用數(shù)據(jù)的安全性以及所用程序模塊的對立性就得到很好的保障。與此同時(shí)，由于繼承以及多態(tài)性的關(guān)系，程序設(shè)計(jì)的可重用性得到極大的提高，從而大大提高了軟件開發(fā)工作以及維護(hù)工作的便利性。[3]

3.2 檢測算法原理

在對圓形圖形進(jìn)行相關(guān)處理以及相應(yīng)特征的提取之后，即可得到相應(yīng)目標(biāo)物體邊界點(diǎn)所對應(yīng)的坐標(biāo)，系統(tǒng)軟件以此作為參照點(diǎn)對邊界點(diǎn)上所給出的相應(yīng)坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算并求得參數(shù)，其中圓的半徑r以及相應(yīng)的圓形坐標(biāo)（x，y）是最主要的參數(shù)。

有很多算法可以采用，以實(shí)現(xiàn)對圓的檢測工作，其中的HOUGH變換就是最著名的算法之一。HOUGH變換的本質(zhì)對圖像空間之中某些具有一定關(guān)系的像元以聚類的方式進(jìn)行處理，從而尋找出參數(shù)空間累積出相對應(yīng)點(diǎn)。[4]

根據(jù)HOUGH變換思想其算法步驟具體如下：

（1）在（a、b、r）所給出的參數(shù)空間之中，r設(shè)置為遞增變量元素，每一次的迭代過程都相對r進(jìn)行固定，將垂直于r的平面（a、b）計(jì)算出所對應(yīng)的（x、y）圓心的圓周各點(diǎn)，將此平面映像中進(jìn)行二維累積陣列上所對應(yīng)的點(diǎn)和軌跡上的點(diǎn)進(jìn)行累加。

（2）使r從零開始進(jìn)行遞增直到到達(dá)平面所能接納的極限，其中的每一次遞增都會產(chǎn)生一個(gè)與之相對的平面映像。故而，圖像中出現(xiàn)的每一個(gè)確定點(diǎn)（x、y），其中a以及b的產(chǎn)生變化所對應(yīng)的范圍均是2r。

（3）計(jì)算出在所限范圍內(nèi)所對應(yīng)的每一個(gè)a以及b的相關(guān)坐標(biāo)值。如果是對圖像上所出現(xiàn)的NG個(gè)點(diǎn)以HOUGH變換思想進(jìn)行計(jì)算，則其需要進(jìn)行的計(jì)算總數(shù)一共為次。與此同時(shí)，在累加陣列中所使用的存儲空間大約是個(gè)字節(jié)（其中，m和n以此為圖像對象的高度值以及相應(yīng)的寬度值，其積累單元使用的是單字節(jié)）。[5]

4 結(jié)語

本文以檢測系統(tǒng)以及圖像處理作為文章的切入口，對現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用普遍的圖像處理檢測系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)的研究和探討，重點(diǎn)闡釋了檢查系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)以及相關(guān)的具體檢測原理介紹，以期對各位同行或者相關(guān)的研究人員起到一定的幫助作用。同時(shí)由于篇幅有限，本文進(jìn)行的相關(guān)研究具有很大的局限性，很多的細(xì)節(jié)問題沒有涉及到，實(shí)際運(yùn)用的相關(guān)指導(dǎo)意義還缺乏一定量的積累，還需要在今后的理論研究以及實(shí)踐工作中進(jìn)行進(jìn)一步的探討和總結(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1]康濤.基于圖像處理的檢測系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].西安科技大學(xué)，2014.

[2]劉海，李燁，李妍臻.基于圖像處理的PCB自動檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].電子世界，2013，04：115-117.

[3]張顯.基于圖像處理的視頻液位檢測系統(tǒng)的研究[D].湖南大學(xué)，2010.

[4]吳德.基于圖像處理的膠囊檢測系統(tǒng)的研究[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2011.

[5]闕佳鴻.基于圖像處理的家具纖維板質(zhì)量檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2014.