基于機器視覺的顏色識別系統(tǒng)設計

黃金榮 張冰雪 張懸光等

摘 要：隨著自動化技術的進一步發(fā)展，機器越來越向著自動化、智能化的方向發(fā)展，機器也開始具備了一些人類的基本功能，其中，機器視覺就是其中一種功能，機器視覺的發(fā)展是通過有效的程序設計和數(shù)據(jù)采集、分析、處理等過程，實現(xiàn)對于物體的顏色、形狀、大小等參數(shù)的有效識別和計算，為生產和發(fā)展提供有效的技術支持，提升工作效率，減少人力成本。本文就機器視覺的顏色識別系統(tǒng)進行設計，探究機器視覺顏色識別系統(tǒng)設計實現(xiàn)的有效對策。

關鍵詞：機器視覺；顏色識別；系統(tǒng)設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.182

借助相關軟件公司開發(fā)的相關Labview平臺，能夠通過程序編寫建立虛擬儀器系統(tǒng)，并組建簡單的外部硬件設備系統(tǒng)，有效收集和處理圖像，識別不同物體的顏色，并計算物體的面積，中心坐標等，獲得比較完備的物理參數(shù)。借助這種顏色識別系統(tǒng)，能夠有效促進顏色的準確識別，為處理相關問題帶來一定的便利。

1 顏色模型選定

研究機器視覺的顏色識別系統(tǒng)設計，可以選用HSL顏色模型來構建及其視覺顏色識別系統(tǒng)的具體框架模型。這種框架模型的構建優(yōu)勢比較明顯，其一，系統(tǒng)的亮度分量和圖像的彩色信息沒有直接的關系，其次，模型中顏色飽和度和人體視覺系統(tǒng)的顏色獲取方式比較類似，能夠基本模擬人體視覺的顏色獲取過程和效果，這些優(yōu)勢能夠保證該模型的使用能夠實現(xiàn)比較理想的圖像處理效果。模型系統(tǒng)還具備一定的計算能力，這些功能的有效實現(xiàn)得益于人體視覺系統(tǒng)的相關結構和信息獲取規(guī)律研究。借助圖像采集卡能夠有效采集相關的圖像類型，并能夠實現(xiàn)不同，圖像模型的有效轉換，而這種轉換關系呈非線性。

2 機器視覺系統(tǒng)硬件組成

在經典的機器視覺系統(tǒng)設計中，一般都會包含基本的模塊組成部分，其中最主要的組成部分包括照明、鏡頭、圖像采集卡、相機、視覺處理器。本次研究中使用的是Advanced IIIumination公司研發(fā)生產的RL1424-660LED光源，采用照明方法主要是向前照射的，使用智能相機作為圖像采集和處理的具體采集通道，選擇市場中應用口碑較好的系統(tǒng)視覺鏡頭品牌作為鏡頭顯示部分。使用NI17型號的智能相機集成圖像采集卡和圖像處理器，可以實現(xiàn)對于圖像的分析處理，還可以使用正太NI視覺算法進行運算，借助這一智能相機還能夠有效完成相關的檢測任務，提升系統(tǒng)的識別工作效率。

3 機器視覺系統(tǒng)軟件設計

借助Labview這一系統(tǒng)開發(fā)工具，以及Windows XP系統(tǒng)開發(fā)平臺進行基于機器視覺的顏色識別系統(tǒng)設計。這要對于系統(tǒng)的啟動程序界面以及主程序界面等進行設計優(yōu)化。借助相應的視圖軟件開發(fā)工具能夠有效簡化界面設計，提升界面的美觀性。針對主程序的界面設計中，可以針對重要按鈕進行時間結構設計，還能實現(xiàn)按鈕互鎖，對于進一步提升系統(tǒng)指令的響應效率，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和操作便利性等也具有一定的促進作用。

在機器視覺系統(tǒng)的軟件設計中，啟動程序界面的主要工作任務是將視覺系統(tǒng)在開機前的有關硬件實現(xiàn)有效連接，并對于相關硬件的正常工作狀態(tài)進行檢測，做好充分的初始化應用準備工作。在系統(tǒng)的界面設計上，包括主程序設計，這一主程序界面上，分為左右兩部分，其中，左邊主要是借助攝像頭進行圖像的有效收集，右邊主要是對于收集的圖像進行處理和顯示。就主程序界面的基本功能按鈕設計來看，主要有開始采集、停止采集、退出系統(tǒng)、單色識別、多色剔除、相似識別、通信口等。其中，“退出系統(tǒng)”按鈕也是事件結構設計的產物，退出的事主程序界面，發(fā)揮結束采集任務的作用，而“開始采集”、“停止采集”、“退出系統(tǒng)”這些按鈕采用的設計方式是按鈕互鎖，這樣設計師為了對于用戶的一些錯誤的操作進行限制，有利于提升系統(tǒng)的運行工作效率，避免系統(tǒng)故障出現(xiàn)?！皢紊R別”按鈕可以完成用戶指定的顏色識別任務，在眾多的顏色中挑選中用戶指定的顏色，并在右側窗口中顯示出來。“多色剔除”按鈕的主要功能是對于用戶指定顏色之外的其他顏色的物體進行識別，并將識別的結果在右側窗口顯示出來?！跋嗨谱R別”按鈕的功能是對于兩種物體顏色相近的情況進行識別。

因為采集到的圖像往往包含各種復雜的噪聲，加上光照條件以及環(huán)境光源等影響，因此，需要對于相關的圖像實施有效的處理，而要想減少系統(tǒng)對于圖像的處理消耗的時長，可以把收集到的眾多圖像采用一定的算法來運算轉化，成為單幅圖像，這種圖像的轉化主要是為了更好的為系統(tǒng)提供有效的執(zhí)行依據(jù)。

4 實踐應用

使用數(shù)碼相機在靜止狀態(tài)下對于原始彩色圖像進行采集，在進行均值化處理后得到成熟的圖像。針對圖中未成熟的蘋果（綠色）采取顏色識別系統(tǒng)進行識別，得出相應的結果顯示，結果中對于未成熟的蘋果的具體數(shù)量和位置都進行了準確的顯示，驗證了這種基于機器視覺的顏色識別系統(tǒng)對于顏色的識別是準確有效的，能夠快速進行識別和定位，這對于相關工作的開展具有一定的指導性意義，能夠幫助提升視覺識別效率，幫助生產和決策的合理制定。

5 總結

基于機器視覺的顏色識別系統(tǒng)設計，能夠借助有效的硬件和軟件設定，做好數(shù)據(jù)和彩色、圖像等的采集，借助顏色識別系統(tǒng)的相關功能按鈕，按照用戶自身的識別需要來操作，再進行系統(tǒng)識別，能夠發(fā)揮較好的顏色識別工作效益，這一顏色識別技術的應用對于提升系統(tǒng)工作效率，促進生產發(fā)展具有一定的積極作用，值得應用和推廣。

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