計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

楊俊葉 劉佳 王麗

摘 ? 要：在現(xiàn)代社會(huì)各行各業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)變得十分廣泛。在工業(yè)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用有效降低了許多工作的復(fù)雜度，它能夠?qū)⒐I(yè)中大量的信息進(jìn)行采集，并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，在提高效率的同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了資源投入的減少。本文將對(duì)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探索研究。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)視覺技術(shù) ?工業(yè)領(lǐng)域 ?視覺檢測(cè) ?圖像處理 ?模版匹配

中圖分類號(hào)：TP391 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）01（a）-0108-02

在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，想要獲取完善精確的數(shù)據(jù)，需要投入大量的人力物力資源，且耗費(fèi)的時(shí)間成本巨大，即使如此也無(wú)法有效地保障數(shù)據(jù)的精確度。在引入計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)之后，這一問(wèn)題獲得了有效的解決，該技術(shù)主要是利用先進(jìn)的高端數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集整理，之后將其中具有價(jià)值的數(shù)據(jù)精煉提取出來(lái)。除此之外，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)還能夠?qū)π畔⒅g的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，對(duì)工業(yè)發(fā)展具有良好的推動(dòng)作用。

1 ?計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)及其發(fā)展變化

計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)是一項(xiàng)綜合了識(shí)別技術(shù)、場(chǎng)景重建技術(shù)、圖像恢復(fù)技術(shù)以及運(yùn)動(dòng)技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)種類的現(xiàn)代化信息技術(shù)，它可以對(duì)特定內(nèi)容進(jìn)行圖像提取、對(duì)圖像中的文字信息進(jìn)行識(shí)別鑒定，最終轉(zhuǎn)化為方便編輯的文檔。場(chǎng)景重建則可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)模型或是三維模型的建立。圖像恢復(fù)則能夠有效移除圖像內(nèi)的噪聲。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)涉及到多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程、應(yīng)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等，因此其在制造業(yè)、醫(yī)療診斷、軍事、檢驗(yàn)等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中均得到了廣泛的應(yīng)用。

和傳統(tǒng)的技術(shù)相比，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)獲得了大幅度的改進(jìn)，尤其是在圖像處理方面展現(xiàn)出了更加強(qiáng)大的功能，從過(guò)去的二進(jìn)制圖像處理轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻直媛实膱D像轉(zhuǎn)化技術(shù)，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了的工作內(nèi)容的簡(jiǎn)化，使得圖像處理質(zhì)量獲得了有效提高。就目前來(lái)看，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展速度很快，而且隨著工業(yè)的發(fā)展，該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也獲得了極大的拓展，促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)效率的持續(xù)增長(zhǎng)。而從計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，高端視覺技術(shù)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)新的趨勢(shì)。在不斷的研發(fā)和改進(jìn)完善過(guò)程中，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)所擁有的優(yōu)勢(shì)不斷展現(xiàn)出來(lái)，其所具備的高效獲取信息的能力是很多領(lǐng)域生產(chǎn)所需要的，其獲取的信息規(guī)模十分龐大，而且還是在非接觸以及遠(yuǎn)距離的條件下實(shí)現(xiàn)的，因此應(yīng)用時(shí)的限制很小，可以在工業(yè)活動(dòng)中發(fā)揮出巨大的效能。

1.2 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)應(yīng)用的具體內(nèi)容

在應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)所發(fā)揮的功能相當(dāng)于人體的視覺，在此基礎(chǔ)上對(duì)獲得的信息進(jìn)行分辨和檢測(cè)，篩選出其中具有價(jià)值的部分，將其余無(wú)意義的信息剔除。在信息時(shí)代背景下，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成功走進(jìn)千家萬(wàn)戶，對(duì)人們的工作生活帶來(lái)了巨大的影響，計(jì)算機(jī)技術(shù)在信息采集方面所具有的巨大優(yōu)勢(shì)也逐漸得到了人們的認(rèn)可。而在工業(yè)領(lǐng)域中，這種對(duì)信息進(jìn)行采集并篩選的模式可以大幅度地減輕工作人員的負(fù)擔(dān)，并提高數(shù)據(jù)采集處理的效率和準(zhǔn)確性。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬人體視覺進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)測(cè)處理，將CCD技術(shù)高度應(yīng)用到設(shè)備零件圖像檢測(cè)方面。計(jì)算機(jī)在完成圖像采集之后，會(huì)對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，以獲得高分辨率的真實(shí)圖像，最終實(shí)現(xiàn)三維圖像。之后將動(dòng)態(tài)化的圖像模擬和實(shí)際所需檢測(cè)的圖像進(jìn)行比對(duì)分析就可以獲得準(zhǔn)確性較高的數(shù)據(jù)，這將大幅度簡(jiǎn)化傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域中一些復(fù)雜度較高的工作，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)效率的提升。

2 ?計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的功能，在識(shí)別能力上要遠(yuǎn)超過(guò)人類的視覺，這使得計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用相較于人工具有更高的可靠性。醫(yī)學(xué)圖像識(shí)別、工業(yè)檢測(cè)、國(guó)防工業(yè)等都是計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)應(yīng)用的熱門領(lǐng)域。而在民用工業(yè)中，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用則滿足了激烈競(jìng)爭(zhēng)下成本縮減的需求。在我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平不斷提高的時(shí)代背景下，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用符合工業(yè)整體發(fā)展趨勢(shì)。

2.1 視覺檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

視覺檢測(cè)技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)門類，在具體應(yīng)用的過(guò)程中，需要遵循的一項(xiàng)原則就是嚴(yán)格按照步驟進(jìn)行操作，絕對(duì)不能出現(xiàn)省略、跳過(guò)某個(gè)步驟的行為，否則必然會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的可靠性造成嚴(yán)重的影響。首先，要利用傳感器或是光源進(jìn)行信息的獲取，就當(dāng)前工作實(shí)踐來(lái)看，主要應(yīng)用的是256度的灰度圖像。在這一步驟中，要對(duì)圖像的輸出格式進(jìn)行合理的設(shè)置，之后根據(jù)所需圖像的特征進(jìn)行深度的分析處理，如此才能保障圖像的精確度。其次，對(duì)于源圖像，一定要進(jìn)行預(yù)先處理，這將顯著影響著檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量。最后，通過(guò)建立一定的模版模型和所檢測(cè)物體進(jìn)行對(duì)比，獲得真實(shí)的行為效果分析以及分配效果。在輸出提前處理效果時(shí)，一定要做好預(yù)測(cè)結(jié)果以及檢測(cè)結(jié)果一致性的把控，尤其是在數(shù)據(jù)精度方面，一定要嚴(yán)格控制，以確保檢測(cè)工作的效果和質(zhì)量。

2.2 圖像預(yù)處理技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

圖像預(yù)處理技術(shù)的主要功能是對(duì)圖像進(jìn)行分析處理，從其中提取出符合要求的圖像，這樣可以在一定程度上為后續(xù)工作步驟的實(shí)施提供方便，減少工作量，提高效率。在計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)應(yīng)用中，圖像預(yù)處理處于模版匹配之前，基于特定的模版對(duì)最終所需的圖像進(jìn)行處理，結(jié)合圖像輸出的分辨率對(duì)其準(zhǔn)確性做出判斷。經(jīng)過(guò)圖像預(yù)處理之后可以將圖像中的二值邊緣化圖像提取出來(lái)，進(jìn)一步提升圖像處理的效果。在經(jīng)過(guò)一定的創(chuàng)新發(fā)展之后，當(dāng)前計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)中的圖像預(yù)處理技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成一階段微分算子和二階段微分算子，即首先經(jīng)過(guò)一階段微分算子的圖像提取，在分析檢測(cè)之后再次通過(guò)二階段微分算子的零交叉來(lái)獲取圖像的邊緣寬度像素，這樣就可以省略對(duì)圖像的細(xì)化步驟，獲得更加可觀的邊緣效果，最終結(jié)果的精確度也可以得到更好的保障，而且在細(xì)致的檢測(cè)環(huán)節(jié)之下，圖像處理的精準(zhǔn)化程序?qū)@得大幅度的提高，這使其在工業(yè)生產(chǎn)中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.3 模版匹配技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

模版匹配是基于預(yù)先設(shè)定的模版和工業(yè)生產(chǎn)中所需檢測(cè)的物體進(jìn)行匹配對(duì)比分析，之后利用所獲得的結(jié)論解決源物體存在的實(shí)際問(wèn)題，尤其是一些比較細(xì)微的問(wèn)題。簡(jiǎn)單來(lái)講，模版匹配技術(shù)的功能就是對(duì)模版和所檢測(cè)物體之間圖形的相似程度進(jìn)行分析。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，首先要基于所檢測(cè)的物體進(jìn)行模版預(yù)設(shè)，模版和實(shí)際物體圖像的相似度分析可以獲得最終的真實(shí)結(jié)果。此外，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的模版匹配在將模版和實(shí)際物體進(jìn)行匹配比對(duì)的過(guò)程中，還可以同步引入平移或是旋轉(zhuǎn)等操作，實(shí)現(xiàn)立體化和全方位的對(duì)比，用于工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)核算工作。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于抗干擾能力強(qiáng)，能夠盡可能地強(qiáng)化數(shù)據(jù)處理的精確度。

綜上所述，在工業(yè)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用取代傳統(tǒng)人工識(shí)別的方式，可以大幅度提高數(shù)據(jù)采集、圖像處理的效率和精確度，一方面降低了工人的負(fù)擔(dān)，另一方面也可以將源物體存在的問(wèn)題完全找出來(lái)，并加以改進(jìn)和完善，由此可見，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)具有極高的推廣價(jià)值。

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