試論基于圖像處理的檢測系統的研究與設計

湯龍

摘要：與激光測量相比，以機器視覺為基礎的非接觸型精密測量是一種相對較先進的以及新型的測量技術。在現代工業的各個生產領域都得到廣泛的應用以及積極的研究。相比國外而言，目前國內的應用水平以及研究水準都存在較大的差異。本文以圖像處理作為基礎，對檢測系統進行了相關設計研究，以期促進國內相關檢測系統更好的發展，從而促進國內相關應用發展水平的提升。

關鍵詞：圖像處理 檢測系統 研究與設計

中圖分類號：TP274.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0137-01

隨著工業現代化以及自動化的發展，以人類視覺為基礎進行各種測量、識別以及控制的需求不斷發展。傳統的靠人力解決的方式已經不能滿足現代需求，機器視覺技術的應運而生，其中基于機器視覺的非接觸測量技術也隨之誕生。近年來，圖像處理技術的迅猛發展，使得辦公自動化系統、圖像通訊技術、地理信息系統以及衛星照片傳輸和分析等等功能和技術成為可能，應用的領域得到前所未有的豐富和擴展。但是與國外相比，目前國內的應用情況相對比較狹窄，目前仍舊主要居中在對圖像進行相關定性處理的運用領域，其潛能以及相關價值在國內還沒得到足夠的重視以及充分的發展，不利于國內相關產業的發展和提升，故而提高國內對于相關研究的科研水平以及拓展相關的科學實踐或者是實踐研究是非常之必要和重要的。

1 檢測系統概述

圓形是幾何以及生活中所見物體形狀的基本圖形之一，對圓進行檢測具有異常重要的現實意義，在實際生活的應用之中，對圓進行個各種檢測應用也非常普遍。對此，設置了以視頻圖像為基礎的檢測系統，其主要內容就是對圓形的檢測。

圖像的采集、圖像的分析以及結果的最終輸出構成了檢測系統的三大組成部分。其中的圖像采集工作由CCD攝像機、所使用的視頻圖像采集卡以及計算機三大部件完成；圖像分析工作則可以借助比如說VC++6.0進行相關的設計和制定匹配的圓形檢測軟件，其檢測軟件由文件儲存、圖像底層處理、圖像采集、特征提取等等各個相應模塊組成，以此完成對圖像進行噪聲去除、參數計算或者是特征提取等等相關工作。相關結果的輸出就是把經過相關計算處理的數據結果進行最終的輸出，以此實現對圖像中心點的標定工作。[1]

2 圖像處理基礎概述

通過計算機及其系統對各種數字圖形實現各種目的的處理即為數字圖像處理。對圖像進行處理的過程是，將原始輸入的質量差的圖像進行改善后，再予以輸出，其主要是改善圖像質量。對圖像進行增強或者是復原等工作是最最常見的圖像處理方式。

同時也有以機器作為處理對象的圖像處理，其主要功能是讓被處理的計算機或者是機器能夠實現自動識別，專業術語為圖像識別。與數字圖像處理所不同的是，圖像識別系統中輸入的是經過質量改善之后的圖像，給予輸出的則為對圖像中對象的分類或者是識別。隨著圖像處理技術的提升以及相關科學技術的發展，圖像處理技術和越來越多的科學發生關聯，發展越來越過多樣化和先進化。[2]

3 檢測系統軟件設計

3.1 檢測系統軟件簡介

檢測系統的順利實施借助了具有超高的綜合性能的開發工具VisualC++編程，使用的是針對研究對象的相關程序設計（OPP）方法，將數據以及相相關的數據操作方法進行共同封裝，打包成為一個彼此依賴、難以分離的整體，此即為對象。其中將同一個類型的對象進行共性的抽象處理可以得到類。隨后一個簡單的外部接口的開通就能實現類和外界的聯系，從而實現對象以及對象之間借助各種消息實現通訊行為，但是類相應的多數數據還僅限于本類的處理方法。如此一來，程序模塊之間的關系變得簡單化，所用數據的安全性以及所用程序模塊的對立性就得到很好的保障。與此同時，由于繼承以及多態性的關系，程序設計的可重用性得到極大的提高，從而大大提高了軟件開發工作以及維護工作的便利性。[3]

3.2 檢測算法原理

在對圓形圖形進行相關處理以及相應特征的提取之后，即可得到相應目標物體邊界點所對應的坐標，系統軟件以此作為參照點對邊界點上所給出的相應坐標進行計算并求得參數，其中圓的半徑r以及相應的圓形坐標（x，y）是最主要的參數。

有很多算法可以采用，以實現對圓的檢測工作，其中的HOUGH變換就是最著名的算法之一。HOUGH變換的本質對圖像空間之中某些具有一定關系的像元以聚類的方式進行處理，從而尋找出參數空間累積出相對應點。[4]

根據HOUGH變換思想其算法步驟具體如下：

（1）在（a、b、r）所給出的參數空間之中，r設置為遞增變量元素，每一次的迭代過程都相對r進行固定，將垂直于r的平面（a、b）計算出所對應的（x、y）圓心的圓周各點，將此平面映像中進行二維累積陣列上所對應的點和軌跡上的點進行累加。

（2）使r從零開始進行遞增直到到達平面所能接納的極限，其中的每一次遞增都會產生一個與之相對的平面映像。故而，圖像中出現的每一個確定點（x、y），其中a以及b的產生變化所對應的范圍均是2r。

（3）計算出在所限范圍內所對應的每一個a以及b的相關坐標值。如果是對圖像上所出現的NG個點以HOUGH變換思想進行計算，則其需要進行的計算總數一共為次。與此同時，在累加陣列中所使用的存儲空間大約是個字節（其中，m和n以此為圖像對象的高度值以及相應的寬度值，其積累單元使用的是單字節）。[5]

4 結語

本文以檢測系統以及圖像處理作為文章的切入口，對現代工業生產中應用普遍的圖像處理檢測系統進行了相關的研究和探討，重點闡釋了檢查系統軟件的設計以及相關的具體檢測原理介紹，以期對各位同行或者相關的研究人員起到一定的幫助作用。同時由于篇幅有限，本文進行的相關研究具有很大的局限性，很多的細節問題沒有涉及到，實際運用的相關指導意義還缺乏一定量的積累，還需要在今后的理論研究以及實踐工作中進行進一步的探討和總結。

參考文獻

[1]康濤.基于圖像處理的檢測系統的研究與設計[D].西安科技大學，2014.

[2]劉海，李燁，李妍臻.基于圖像處理的PCB自動檢測系統的設計與研究[J].電子世界，2013，04：115-117.

[3]張顯.基于圖像處理的視頻液位檢測系統的研究[D].湖南大學，2010.

[4]吳德.基于圖像處理的膠囊檢測系統的研究[D].廣東工業大學，2011.

[5]闕佳鴻.基于圖像處理的家具纖維板質量檢測系統的設計與實現[D].電子科技大學，2014.