計算機視覺技術(shù)的應(yīng)用論文(2)
計算機視覺技術(shù)的應(yīng)用論文
計算機視覺技術(shù)的應(yīng)用論文篇二
《計算機視覺技術(shù)及其在自動化中的應(yīng)用》
摘要：隨著社會的發(fā)展，科技的進步，計算機的應(yīng)用范圍也越來越廣，人們開始試圖建立利用計算機來代替人類進行自動識別的人工智能系統(tǒng)，而要想建成這種系統(tǒng)一項必不可少的技術(shù)就是計算機視覺技術(shù)。為了進一步促進計算機視覺技術(shù)的發(fā)展，使計算機視覺技術(shù)得到更廣泛的推廣與應(yīng)用，本文概述了計算機視覺技術(shù)的基本概念、工作原理與理論框架，并重點分析了計算機視覺技術(shù)在農(nóng)業(yè)自動化、工業(yè)自動化以及醫(yī)學(xué)自動化中的應(yīng)用，以期為計算機視覺技術(shù)的推廣與發(fā)展貢獻自己的綿薄之力。
關(guān)鍵詞：計算機;視覺技術(shù);應(yīng)用;分析
中圖分類號：TP37 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2016)03-0242-02
計算機人工智能技術(shù)中的一項重要技術(shù)就是計算機視覺技術(shù)，這種技術(shù)主要是讓計算機利用圖像來實現(xiàn)認知環(huán)境信息的目的，這一目的的實現(xiàn)需要用到多種高尖端技術(shù)。近年來隨著計算機技術(shù)以及計算機網(wǎng)絡(luò)的普及與發(fā)展，計算機視覺技術(shù)也得到了較快發(fā)展，并且在實際生產(chǎn)與生活中的應(yīng)用也越來越廣泛。
1 計算機視覺技術(shù)概述
1.1 基本概念
計算機視覺技術(shù)主要研究計算機認知能力的一門技術(shù)，其具體主要是通過用攝像機代替人的眼睛，用電腦代替人的大腦，最終使計算機具備類似于人類的識別、判斷以及記憶目標的功能，代替人類進行部分生產(chǎn)作業(yè)。人們目前研究的人工智能技術(shù)中的一項重要內(nèi)容就是計算機視覺技術(shù)，通過研究計算機視覺技術(shù)可以讓計算機擁有利用二維圖像認知三維環(huán)境的功能。總的來說，計算機視覺技術(shù)是在圖像與信號處理技術(shù)、概率分析統(tǒng)計、網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)技術(shù)以及信息處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用計算機來分析、處理視覺信息的技術(shù)，它是現(xiàn)代社會新興起的一門高新技術(shù)。
1.2 工作原理
在亮度滿足要求的情況下，首先使用攝像機對具體事物的圖像信息進行采集，利用網(wǎng)絡(luò)把采集到的圖像信息向計算機內(nèi)部輸送，然后在計算機系統(tǒng)內(nèi)部處理加工圖像信息會把事物的原始圖像得到，隨后利用圖像處理技術(shù)進一步處理原始圖像，獲得優(yōu)化質(zhì)量效果之后的圖像，分類與整理圖像中有特征價值的信息，通過智能識別技術(shù)識別與描述提取到的圖像信息特征，最后把得到的高層次的抽象信息存儲起來，在進行識別事務(wù)時分析對比這些儲存信息就可以實現(xiàn)事物的識別，這樣視覺系統(tǒng)的基本任務(wù)也就完成了。其具體視覺系統(tǒng)如圖1所示：
1.3理論框架
人類研究視覺技術(shù)雖然起步比較早，但取得較大進步是在20世紀80年代初伴隨著視覺計算理論的出現(xiàn)。它的出現(xiàn)把研究視覺理論的策略問題解決了，視覺技術(shù)是一項特別復(fù)雜的信息處理過程，要想對視覺的本質(zhì)準確完整的理解，必須從不同角度與層次研究與分析視覺本質(zhì)。視覺計算理論研究層次大致可分為：計算機理論、算法以及實際執(zhí)行。站在計算機理論的角度分析視覺技術(shù)，我們可知必須用要素圖、維圖、以及三維模型表像來描述視覺信息。
所以，可以把計算機視覺技術(shù)當(dāng)做從三維環(huán)境圖像中抽取、描述與解釋信息的過程，其主要分析步驟可分為感覺、處理、描述、識別、解釋等。若依據(jù)上述各過程實現(xiàn)需用到的方法與技術(shù)的復(fù)雜性劃分層次，可大致把計算機視覺技術(shù)劃分為：低層視覺處理、中層視覺處理、高層視覺處理三個層次。
2 計算機視覺技術(shù)在自動化中的應(yīng)用
2.1 農(nóng)業(yè)自動化中計算機視覺技術(shù)的應(yīng)用
在農(nóng)業(yè)自動化中應(yīng)用計算機視覺技術(shù)可以全天候?qū)崟r監(jiān)測農(nóng)作物的生長狀況，便于科學(xué)管理農(nóng)作物。還可以應(yīng)用計算機視覺技術(shù)來檢測農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，例如可以應(yīng)用計算機監(jiān)測技術(shù)來監(jiān)測大多數(shù)蔬菜的質(zhì)量，傳統(tǒng)的人工檢測蔬菜質(zhì)量的方法，不僅費時費力，而且檢測結(jié)果的準確性也不能很好的保證，在實際人工檢測過程中還容易傷害蔬菜，可以通過利用計算機視覺技術(shù)來感應(yīng)蔬菜自身釋放的紅外線、紫外線以及其他可見光的能量大小，然后和質(zhì)量達標蔬菜的光線能量大小進行對比，根據(jù)這些對比結(jié)果可以把蔬菜質(zhì)量的好壞準確判斷出來，在蔬菜質(zhì)量檢測過程中應(yīng)用計算機視覺技術(shù)，把傳統(tǒng)的蔬菜檢測方法完全顛覆了，極大的方便了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測，由此可見，計算機視覺技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有很高的使用與推廣價值。
2.2 在工業(yè)自動化中計算機視覺技術(shù)的應(yīng)用
計算機視覺技術(shù)在工業(yè)自動化應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域就是可以精密測量零件尺寸，其測量與被測對象的原理如圖2所示。
光學(xué)系統(tǒng)、計算機處理系統(tǒng)以及CCD攝像頭，是計算機檢測系統(tǒng)的主要組成，被測物體由光源發(fā)出的平行光束進行照射，利用顯微光學(xué)鏡把待檢測部位的輪廓圖像呈現(xiàn)在攝像機的面陣CCD上，然后再通過計算機處理這些圖像，進而把被測部位的輪廓位置信息獲取下來，若被測對象是出現(xiàn)位移時，可通過兩次重復(fù)測量，利用兩次測量的位置差就可以得出，被測物體的位移量。
此外計算機視覺技術(shù)還可以應(yīng)用于逆向工程中，應(yīng)用3D數(shù)字化測量儀可以快速準確的測出現(xiàn)有工件輪廓的坐標值，同時還能構(gòu)建曲面，保存成CAD或CAM圖像，把這些圖像送入CNC制作中心加工，便可制作出產(chǎn)品，這也就是所謂的逆向工程。由上述分析我們可知逆向工程要想實現(xiàn)，最關(guān)鍵的一環(huán)就是如何通過精密測量系統(tǒng)來測量樣品的三圍尺寸，獲得各部位數(shù)據(jù)，進而做曲面處理進而加工生產(chǎn)。對于這一難題我可以通過利用線結(jié)構(gòu)光測量物體表面輪廓技術(shù)來實現(xiàn)，器具體輪廓結(jié)構(gòu)示意圖如下圖3所示。
這種測量方法的工作原理為：利用激光穿越平行、等距的振幅光柵組件，或直接采用干涉儀發(fā)出的干涉條紋，形成平面條紋結(jié)構(gòu)光，再向物體表面投射，由于物體各表面的深度與曲率的不同，條紋會自動出現(xiàn)變化，然后再通過使用CCD攝像機對變形條紋進行拍攝。這樣就可以把物體表面輪廓的變化情況分析出來。攝像機在拍攝圖像的過程中，把圖像信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，再轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后經(jīng)過傳送再還原信號到圖形處理系統(tǒng)，就得到三維輪廓圖像。
在工業(yè)自動化中計算機視覺技術(shù)的深入廣泛應(yīng)用，不但使工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量得到了保障，而且跨越式的提高了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)速度。如計算機視覺技術(shù)可以很好的檢測產(chǎn)品包裝質(zhì)量，封口質(zhì)量以及印刷質(zhì)量等等，如我國重點指定的印刷造幣機器的南京造幣廠，由于貨幣制造印刷是由印刷造幣機器來實現(xiàn)的，所以要嚴格要求其生產(chǎn)工藝，一絲一毫的生產(chǎn)差錯都不允許存在，為了保障印刷制造出來的造幣機器質(zhì)量完全達標，必須嚴格精確檢測生產(chǎn)出來的成品。在印刷造幣機器的過程中要求要有非常高的計算機視覺技術(shù)，隨著計算機視覺技術(shù)的不斷進步，計算機視覺技術(shù)已經(jīng)對印刷造幣機器的需求完全滿足了，實際的應(yīng)用效果也非常理想，印刷造幣機器在實際生產(chǎn)的過程中，南京造幣廠把計算機視覺技術(shù)應(yīng)用在了每個應(yīng)刷造幣機器最后的生產(chǎn)工序上，硬幣受到重力下落的瞬間，計算機視覺技術(shù)可以瞬間采集圖像的信息，準確拍攝硬幣在下落過程中的圖像，通過高速光纖傳感器可以把硬幣圖像向計算機系統(tǒng)快速傳輸，利用計算機系統(tǒng)處理信息與識別信息的超強能力，可以及時識別硬幣質(zhì)量，經(jīng)大量實踐研究得出，在印刷造幣機器上應(yīng)用計算機視覺技術(shù)已經(jīng)幾乎沒有檢查差錯現(xiàn)象的發(fā)生，由此可知，在工業(yè)自動化中計算機視覺技術(shù)的應(yīng)用不但可行，而且發(fā)展空間還很大。
2.3 在醫(yī)學(xué)自動化中計算機視覺技術(shù)的應(yīng)用
在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域計算機視覺技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用，如醫(yī)學(xué)中經(jīng)常用到的CT圖像以及X射線圖都用到了計算機視覺技術(shù)，這些技術(shù)的廣泛應(yīng)用很大程度上方便了醫(yī)生準確判斷病人病情，另外，在生產(chǎn)藥品的過程中，應(yīng)用計算機視覺技術(shù)可以高效檢測藥品包裝的合格與否，其基本流程是：傳送裝置先準確運輸藥品到指定位置，傳送裝置自身又可分為檢測與分離兩個區(qū)域，在傳送藥品的過程中藥品的圖像信息會被特定的攝像機采集，采集完成后向計算機系統(tǒng)傳遞采集信息，然后計算機系統(tǒng)會分析與處理這些信息，把沒有包裝好的藥品自動識別出來，并且向分離區(qū)傳遞識別信息，分離區(qū)的自動裝置會依據(jù)傳輸?shù)姆蛛x信息，隔離開沒有包裝好的藥品，這樣就可以有效分類包裝好的藥品與沒有包裝好的藥品，在藥品包裝檢測方面應(yīng)用計算機視覺技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工檢測，不但可以實現(xiàn)藥品準確無誤的檢測，而且還可以大大提高檢測藥品包裝質(zhì)量的效率，完善了藥品生產(chǎn)的自動化，由此可見，在醫(yī)學(xué)自動化中應(yīng)用計算機視覺技術(shù)可以積極促進醫(yī)學(xué)自動化的發(fā)展。
3 結(jié)束語
總之，計算機視覺技術(shù)是一門研究計算機識別能力的高新技術(shù)，它涵蓋了很多其他技術(shù)，具有一定復(fù)雜性。要想使其在自動化生產(chǎn)中得到更好地推廣與應(yīng)用，我們必須在明白其基本概念、工作原理以及理論框架的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，不斷進行深入研究，只有這樣才能使計算機視覺技術(shù)得到更好地推廣與應(yīng)用，才能使這項現(xiàn)代化的高新技術(shù)更好的服務(wù)于社會，服務(wù)于人類。
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