基于matlab的側架搖枕鑄造號的識別系統

吳波

【摘要】 針對側架搖枕上的鑄造號設計開發了一套智能識別系統。該系統將MATLAB圖像處理技術引入到生產過程中。拍照裝置自動采集信息，拍照成像后經過識別系統的分析、處理，最終達到對側架搖枕鑄造號的自動識別。

【關鍵字】 matlab 鑄造號 模板匹配

一、引言

側架和搖枕是鐵路工廠的主要鑄鋼產品，每個側架搖枕都有自己的編號，需要工作人員手工錄入，這樣既費時費力也容易出錯。針對這一現象設計開發了一套識別系統。該系統將MATLAB圖像處理技術引入到側架搖枕生產過程中。拍照裝置自動采集鑄造號信息，拍照成像后通過識別軟件的分析和處理，最終實現對鑄造號的自動識別。

二、系統概述

側架搖枕鑄造號識別系統圍繞著側架搖枕的鑄造過程以及對鑄造號識別的重要性進行設計。系統硬件由自動拍照裝置和計算機等組成。采集的圖像傳送到系統中，系統對照片進行處理與識別，并將識別結果顯示輸出。

2.1 關于MATLAB

MATLAB（Matrix Laboratory）是國際上公認的最優秀的科學技術與數學應用軟件之一，已經在圖像處理、自動控制、模式識別等領域得到廣泛的應用，對于圖像的光照處理、色度處理以及四維數據等方面均有出色的處理能力。MATLAB圖像識別程序是該系統核心中的核心，關系著側架搖枕鑄造號識別的正確與否。

2.2 系統的實現

一個完整的識別系統應包括圖像采集、圖像預處理、字符分割、字符識別等單元。對采集到的圖像進行處理， 再將圖像中的字符分割出來進行識別，然后組成號碼輸出。

由于側架搖枕的鑄造號不存在背景顏色，所以處理起來比較困難，本系統主要使用陰影成像的方法來識別。其中將真彩色圖轉灰度圖可以加快處理速度、減少占用空間。圖像數據進行取反運算是想實現底片效果。使用閾值變換法把灰度圖像轉換成二值圖像，即實現只有純黑、純白兩種顏色的圖像。

2.2.1圖像處理

本系統中用到的圖像處理函數：rgb2gray函數用于將一幅真彩色圖轉換成灰度圖；imcomplement函數是對圖像數據進行取反運算實現底片效果；imadjust函數是進行圖像的灰度變換（調節灰度圖像的亮度或彩色圖像的顏色矩陣）；im2bw函數通過設置亮度閥值可以將真彩色、索引色、灰度圖轉換成二值圖像，即只有純黑、純白兩種顏色的圖像；bwareaopen去除聚團灰度值小于p的部分，最終實現的效果如圖1所示。

2.2.2圖像分割

通過上面的處理，原始圖像已經變得黑白分明，接下來就可以對圖像進行識別了。MATLAB中圖像的像素就像矩陣的像素一樣，矩陣的每個元素就是一個像素。首先需要將圖像中的邊緣部分進行打磨，去除邊緣的噪聲，有利于對圖像中的數字與字母部分進行提取與分割。

2.2.3圖像識別

圖像分割后就可以進行圖像的識別了，字符識別方法主要有基于模板匹配算法和基于人工神經網絡算法。基于模板匹配算法是首先將分割后的字符二值化，并將其尺寸縮放為字符數據庫中模板的大小，然后與所有模板進行匹配，最后選取最佳匹配作為結果。建立數字庫對該方法在側架搖枕鑄造號識別系統中很重要，數字庫準確才能保證檢測出的數據正確。

模板匹配實現簡單。當字符較規整時，對字符圖像的缺損、污跡干擾適應力強且識別率高。因此，這里將模板匹配作為側架搖枕鑄造號識別系統的主要方法。識別結果如圖2所示，識別出的結果與圖像上的字符相符。

三、應用研究

識別系統對側架搖枕鑄造號照片進行了識別，該系統經過了多次識別測試結果均正確。

側架搖枕鑄造號識別系統可以對多種字體進行識別，不受生產現場惡劣環境影響，不需要在生產設備上預置任何編碼標志，只是利用側架搖枕的數字號牌，使用攝像頭采集鑄造號信息。計算機中的MATLAB程序對圖像進行分析處理，就可以達到對鑄造號的識別。解決了人工讀取編號相當費時費力，而且容易出錯的問題。