圖像識(shí)別技術(shù)在機(jī)械零件質(zhì)量檢測(cè)中的運(yùn)用

張燎

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展與科技時(shí)代的降臨，科技在日常生活中的方方面面都越來(lái)越重要，對(duì)于機(jī)械工業(yè)方面來(lái)說(shuō)，圖像識(shí)別技術(shù)在機(jī)械零件的質(zhì)量檢測(cè)中起著非常重要的作用，它利用的是新型計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行圖像識(shí)別處理，目的是為了通過(guò)圖像來(lái)對(duì)機(jī)械零件的質(zhì)量做出更好，更準(zhǔn)確的判斷，若發(fā)現(xiàn)了缺陷，可以立即做出相應(yīng)措施，降低不必要的損失和風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：圖像識(shí)別技術(shù);機(jī)械零件;質(zhì)量檢測(cè)

0 ?引言

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，時(shí)代潮流也在不斷變化著，圖像識(shí)別技術(shù)也給我們的各個(gè)行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了便利，以機(jī)械行業(yè)為例。機(jī)械零件在生產(chǎn)制造的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生誤差超標(biāo)、表面損傷等一系列問(wèn)題，檢測(cè)機(jī)械零件質(zhì)量需要大量的人工，耗時(shí)費(fèi)力，效率低下，而且質(zhì)檢員如果長(zhǎng)期在這種工作環(huán)境下，容易產(chǎn)生疲勞，會(huì)出現(xiàn)漏檢和錯(cuò)檢等問(wèn)題，這就對(duì)機(jī)械零件的質(zhì)量檢驗(yàn)提出了巨大的挑戰(zhàn)。圖像識(shí)別技術(shù)的出現(xiàn)無(wú)疑為機(jī)械零件質(zhì)量檢驗(yàn)提供了一種全新的檢測(cè)方法，主要體現(xiàn)在機(jī)械零件外部輪廓尺寸、表面損傷、零件表面不平度等方面的檢測(cè)方面，圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)能更好地保證檢測(cè)的可靠性和快速性，極大地解放了人類(lèi)勞動(dòng)力，提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平。

1 ?圖像識(shí)別技術(shù)在機(jī)械零件質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

對(duì)于圖像識(shí)別技術(shù)，從字面上看我們就可以了解到，它與圖像密切相關(guān)，簡(jiǎn)言之，這項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)就是圖像，不同的圖像可能千差萬(wàn)別，也可能只有微乎其微的細(xì)小的差別，對(duì)于那些差別較小的圖像，只靠我們用肉眼觀察是很難看出全部的，這里就凸顯了科技的重要性，在圖像的檢測(cè)過(guò)程中，科技使這一過(guò)程逐漸智能化、自動(dòng)化，它可以通過(guò)多方面的技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行分析，對(duì)于其中包含的信息加以提取，并通過(guò)調(diào)用電腦庫(kù)中的公式工具等進(jìn)行全方位的整合，再加以包裝加工，最后呈現(xiàn)在工作人員面前的圖像信息可能需要工作人員幾天的不停歇?jiǎng)趧?dòng)，極大地提升了效率和準(zhǔn)確率。而在機(jī)械零件質(zhì)量檢測(cè)中，有關(guān)于圖像識(shí)別的技術(shù)也不是單一的，有很多種，各有各的特點(diǎn)，各有各的適用條件和范圍，接下來(lái)對(duì)其中主要的幾種技術(shù)進(jìn)行介紹。

1.1 模板匹配識(shí)別技術(shù)

這種技術(shù)是在所有圖像識(shí)別技術(shù)中最基礎(chǔ)的技術(shù)，它針對(duì)的對(duì)象是零件圖像中的需要檢測(cè)的部分，通過(guò)大面積檢測(cè)來(lái)完成。這個(gè)技術(shù)中出現(xiàn)了“模版”二字，它其實(shí)是一種矩陣，以數(shù)字或者符號(hào)為基本形式，在檢測(cè)了被檢試品圖像的一些區(qū)域的特征特點(diǎn)后形成，并進(jìn)行相關(guān)的分析，把未知的和已知的進(jìn)行對(duì)比，最終達(dá)到匹配，匹配的物品將是認(rèn)為和模版一樣，沒(méi)有差別。這項(xiàng)技術(shù)有一定的利弊，首先，這項(xiàng)技術(shù)比較簡(jiǎn)單，不像其它技術(shù)那么復(fù)雜，但是限制也比較大，例如它只能對(duì)模版和被檢試品進(jìn)行比對(duì)，那么我們就可以看出來(lái)，為了保證匹配的準(zhǔn)確性與有效性，就需要很多的模版，這么多模版的儲(chǔ)存將會(huì)占用很多空間，無(wú)疑造成了經(jīng)濟(jì)與資源的浪費(fèi)。

1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別技術(shù)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識(shí)別技術(shù)是一種比較新型的圖像識(shí)別技術(shù)，是在傳統(tǒng)的圖像識(shí)別方法和基礎(chǔ)上融合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的一種圖像識(shí)別方法。這里的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，也就是說(shuō)這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并不是動(dòng)物本身所具有的真正的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而是人類(lèi)模仿動(dòng)物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后人工生成的，這項(xiàng)技術(shù)的基本單位是眾多的神經(jīng)元，這些神經(jīng)元相當(dāng)于一個(gè)個(gè)處理單元，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單它們之間通過(guò)某一種特殊的方法進(jìn)行連接，從而共同構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)具有多樣性，因?yàn)椴煌纳窠?jīng)元組合在一起，可以構(gòu)成不同的形狀，寓意著可以具有不同的功能，極其復(fù)雜多樣，那么這一技術(shù)就有著舉足輕重的地位。我們可以把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)看成是與人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相類(lèi)似的，即前者是后者的模擬和簡(jiǎn)化。

這項(xiàng)技術(shù)同樣具有利弊，它能夠?qū)θ说恼J(rèn)知過(guò)程進(jìn)行分析與感知，最終達(dá)到模擬的目的，它的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的能力都十分出色，有利于處理一些摻雜了眾多因素的復(fù)雜的問(wèn)題，同時(shí)鑒別識(shí)別圖像的能力十分強(qiáng)悍[1]。但是在現(xiàn)實(shí)的環(huán)境下，它的弊端也十分明顯，它的訓(xùn)練時(shí)間較長(zhǎng)，而且為了達(dá)到目的，也需要非常大的訓(xùn)練量，這就意味著要耗費(fèi)非常多的時(shí)間，對(duì)于需要緊急處理的突發(fā)事故并不現(xiàn)實(shí)，且過(guò)程比較繁雜，進(jìn)行起來(lái)比較麻煩。

在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識(shí)別技術(shù)中，遺傳算法與BP網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)融合的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識(shí)別模型是非常經(jīng)典的，在很多領(lǐng)域都有它的應(yīng)用。在圖像識(shí)別系統(tǒng)中利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，一般會(huì)先提取圖像的特征，再利用圖像所具有的特征映射到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖像識(shí)別分類(lèi)。以人臉識(shí)別技術(shù)為例，當(dāng)人通過(guò)檢測(cè)設(shè)備的時(shí)候，攝像設(shè)備會(huì)自動(dòng)對(duì)人臉進(jìn)行拍攝，此時(shí)檢測(cè)設(shè)備就會(huì)啟用圖像采集裝置來(lái)獲取人臉的正面圖像。獲取了圖像后必須將圖像上傳到計(jì)算機(jī)進(jìn)行保存，提取人臉的各個(gè)特征點(diǎn)和原有圖像匹配比對(duì)，確定兩者的相似性程度，最終確定人的身份，這在公安機(jī)關(guān)破案中起到了很大作用。在對(duì)人的特征進(jìn)行識(shí)別的過(guò)程中就用到了機(jī)遇模版匹配算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。

1.3 統(tǒng)計(jì)識(shí)別技術(shù)

所謂統(tǒng)計(jì)識(shí)別技術(shù)，主要通過(guò)統(tǒng)計(jì)的手段對(duì)研究物體的圖像進(jìn)行識(shí)別和分析，如何進(jìn)行圖像識(shí)別呢？這里有兩種方式，一是通過(guò)大數(shù)據(jù)來(lái)發(fā)現(xiàn)物體的特點(diǎn)和類(lèi)型，二是統(tǒng)計(jì)分析反映出物體的本質(zhì)特征的圖像，從而更加清晰的認(rèn)識(shí)分析待測(cè)物體。統(tǒng)計(jì)識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)是書(shū)序模型，優(yōu)點(diǎn)十分明顯，那就是它的分類(lèi)誤差非常小，十分精確?，F(xiàn)在，從眾多的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，最常用的統(tǒng)計(jì)識(shí)別模型有兩種。同樣的，這項(xiàng)技術(shù)也有利弊，它的基礎(chǔ)是基于寬泛的數(shù)據(jù)的，所以在遇到有關(guān)于估算概率的問(wèn)題時(shí)，就會(huì)有一定的限制空間。

此外，當(dāng)遇到圖像類(lèi)型多，而且較為復(fù)雜時(shí)，顯而易見(jiàn)，相對(duì)應(yīng)的圖像的特征會(huì)明顯增加，這就很難對(duì)圖像特征進(jìn)行有效的提取。

2 ?圖像識(shí)別技術(shù)在機(jī)械零件質(zhì)量檢測(cè)中的作用

2.1 圖像分析

圖像分析內(nèi)容主要體現(xiàn)在：首先，二值化圖像處理在計(jì)算機(jī)處理過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，可以更好的分析圖像的特點(diǎn)，對(duì)圖像中的分析對(duì)象可以進(jìn)行分離，并在此基礎(chǔ)上處理二值化對(duì)象物。其次，從圖像分割的方面分析，在該過(guò)程中所用的方法很多，最為常用的有間接、直接、多門(mén)限法，在利用門(mén)限法的過(guò)程中，可根據(jù)灰度和目標(biāo)區(qū)域方面的不同分割圖像。再次，在檢測(cè)圖像邊緣的過(guò)程中，這里所說(shuō)的圖像特征主要指灰度、紋理和角點(diǎn)、線條特征，此外還包括幅度、變換系數(shù)等方面的特征。

2.2 圖像識(shí)別

在對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行圖像識(shí)別的過(guò)程中，大體上包括兩個(gè)大的方面：首先，是特征參數(shù)的選擇。對(duì)于機(jī)械零件來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題有很多，包括了不規(guī)則的缺陷，斷折和表面或者內(nèi)部的裂紋的出現(xiàn)等，所以特征參數(shù)的選擇就尤為重要，選擇特征參數(shù)時(shí)，也不能隨便選擇，要有一定的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)與零件上出現(xiàn)的具體的質(zhì)量問(wèn)題有著很大的關(guān)系，然后在圖像分析獲得相應(yīng)的信息后，采用一些特殊的的預(yù)處理方法進(jìn)行圖像特征的選取，并且采取相應(yīng)的參數(shù)作為特征參數(shù)作為圖像進(jìn)行特征提取的依據(jù)。在對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)的過(guò)程中，圖像識(shí)別發(fā)揮的作用十分巨大，地位也非常重要，對(duì)于檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的缺陷和質(zhì)量問(wèn)題，有些很明顯，用人眼可以輕而易舉地發(fā)現(xiàn)，但是有些問(wèn)題和缺陷十分細(xì)小，或者會(huì)被部分遮擋從而不易察覺(jué)出來(lái)，這時(shí)候就需要借助相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行圖像識(shí)別，所謂圖像識(shí)別，就是對(duì)被測(cè)零件的圖像進(jìn)行識(shí)別，便于發(fā)現(xiàn)其中的缺陷。在零件的生產(chǎn)過(guò)程中，如果出現(xiàn)了一系列的質(zhì)量問(wèn)題，比如在某些圖像中，有些缺點(diǎn)缺陷的顯示是不規(guī)整的，或者在零件的生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了某個(gè)零件上出現(xiàn)了裂痕，那么通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)，就可以有效及時(shí)地分析出其中存在的相應(yīng)地缺陷，發(fā)現(xiàn)所有的缺陷后，再對(duì)圖像進(jìn)行深層次的分析，并且對(duì)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)范的處理就十分的方便了[3]。最后，就可以在處理的基礎(chǔ)之上進(jìn)行信息的整合，從而有利于進(jìn)行全面有效且有合理性的分析。

3 ?圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展前景的分析

如今進(jìn)入了新的時(shí)代，出現(xiàn)在我們眼前的，是現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，這個(gè)時(shí)代也被稱(chēng)為“信息時(shí)代”，一切都在默默地向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展，與此相對(duì)應(yīng)的，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展速度更快，時(shí)時(shí)刻刻都在更新?lián)Q代中，對(duì)于圖像識(shí)別技術(shù)，它有發(fā)展的歷史，經(jīng)過(guò)了一系列的發(fā)展，一直在創(chuàng)新，一直在進(jìn)步，從一開(kāi)始的只對(duì)數(shù)字和簡(jiǎn)單的符號(hào)等進(jìn)行基本的處理，到現(xiàn)在越來(lái)越智能化、數(shù)字化、自動(dòng)化;從一開(kāi)始只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的歸類(lèi)到現(xiàn)在能夠?qū)ξ矬w進(jìn)行全面的分析，并且能夠?qū)⒌玫降男畔⑦M(jìn)行整合。

伴隨著科技與時(shí)代的進(jìn)步，第三次工業(yè)革命的出現(xiàn)也極大地推動(dòng)了這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，是這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的巨大能源動(dòng)力，從而使圖像識(shí)別技術(shù)更加完善，得到了進(jìn)一步的發(fā)展，更加準(zhǔn)確和靈活。因此我們可以說(shuō)，圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，終將會(huì)變得越來(lái)越完善，越來(lái)越便捷，在機(jī)械零件、集成電路生產(chǎn)、交通、物流等方面，擁有十分廣闊的發(fā)展空間。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的成功運(yùn)行離不開(kāi)眾多機(jī)械零件的支持，要想保證運(yùn)行時(shí)的安全性與高效性，就必須保證機(jī)械零件的質(zhì)量。而在機(jī)械零件的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)諸多問(wèn)題與隱患，為正常的生產(chǎn)活動(dòng)埋下隱患。因此應(yīng)該重視對(duì)機(jī)械零件的質(zhì)量檢測(cè)，可以定期或者不定時(shí)候進(jìn)行，以保證其質(zhì)量始終符合標(biāo)準(zhǔn)，而圖像識(shí)別技術(shù)作為一種新型的智能化的檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)零件質(zhì)量的快速準(zhǔn)確檢測(cè)，極大地提高了檢測(cè)效率，因此，圖像識(shí)別具有諸多優(yōu)點(diǎn)，值得廣泛的運(yùn)用，經(jīng)過(guò)科學(xué)的運(yùn)用，才能最終保證機(jī)械零件的質(zhì)量，讓其發(fā)揮正常的作用。

參考文獻(xiàn)：

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