基于機(jī)器視覺(jué)的顏色識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

黃金榮 張冰雪 張懸光等

摘 要：隨著自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)器越來(lái)越向著自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展，機(jī)器也開(kāi)始具備了一些人類的基本功能，其中，機(jī)器視覺(jué)就是其中一種功能，機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展是通過(guò)有效的程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)采集、分析、處理等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)于物體的顏色、形狀、大小等參數(shù)的有效識(shí)別和計(jì)算，為生產(chǎn)和發(fā)展提供有效的技術(shù)支持，提升工作效率，減少人力成本。本文就機(jī)器視覺(jué)的顏色識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，探究機(jī)器視覺(jué)顏色識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的有效對(duì)策。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺(jué)；顏色識(shí)別；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.182

借助相關(guān)軟件公司開(kāi)發(fā)的相關(guān)Labview平臺(tái)，能夠通過(guò)程序編寫建立虛擬儀器系統(tǒng)，并組建簡(jiǎn)單的外部硬件設(shè)備系統(tǒng)，有效收集和處理圖像，識(shí)別不同物體的顏色，并計(jì)算物體的面積，中心坐標(biāo)等，獲得比較完備的物理參數(shù)。借助這種顏色識(shí)別系統(tǒng)，能夠有效促進(jìn)顏色的準(zhǔn)確識(shí)別，為處理相關(guān)問(wèn)題帶來(lái)一定的便利。

1 顏色模型選定

研究機(jī)器視覺(jué)的顏色識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以選用HSL顏色模型來(lái)構(gòu)建及其視覺(jué)顏色識(shí)別系統(tǒng)的具體框架模型。這種框架模型的構(gòu)建優(yōu)勢(shì)比較明顯，其一，系統(tǒng)的亮度分量和圖像的彩色信息沒(méi)有直接的關(guān)系，其次，模型中顏色飽和度和人體視覺(jué)系統(tǒng)的顏色獲取方式比較類似，能夠基本模擬人體視覺(jué)的顏色獲取過(guò)程和效果，這些優(yōu)勢(shì)能夠保證該模型的使用能夠?qū)崿F(xiàn)比較理想的圖像處理效果。模型系統(tǒng)還具備一定的計(jì)算能力，這些功能的有效實(shí)現(xiàn)得益于人體視覺(jué)系統(tǒng)的相關(guān)結(jié)構(gòu)和信息獲取規(guī)律研究。借助圖像采集卡能夠有效采集相關(guān)的圖像類型，并能夠?qū)崿F(xiàn)不同，圖像模型的有效轉(zhuǎn)換，而這種轉(zhuǎn)換關(guān)系呈非線性。

2 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)硬件組成

在經(jīng)典的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般都會(huì)包含基本的模塊組成部分，其中最主要的組成部分包括照明、鏡頭、圖像采集卡、相機(jī)、視覺(jué)處理器。本次研究中使用的是Advanced IIIumination公司研發(fā)生產(chǎn)的RL1424-660LED光源，采用照明方法主要是向前照射的，使用智能相機(jī)作為圖像采集和處理的具體采集通道，選擇市場(chǎng)中應(yīng)用口碑較好的系統(tǒng)視覺(jué)鏡頭品牌作為鏡頭顯示部分。使用NI17型號(hào)的智能相機(jī)集成圖像采集卡和圖像處理器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于圖像的分析處理，還可以使用正太NI視覺(jué)算法進(jìn)行運(yùn)算，借助這一智能相機(jī)還能夠有效完成相關(guān)的檢測(cè)任務(wù)，提升系統(tǒng)的識(shí)別工作效率。

3 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

借助Labview這一系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具，以及Windows XP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行基于機(jī)器視覺(jué)的顏色識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這要對(duì)于系統(tǒng)的啟動(dòng)程序界面以及主程序界面等進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。借助相應(yīng)的視圖軟件開(kāi)發(fā)工具能夠有效簡(jiǎn)化界面設(shè)計(jì)，提升界面的美觀性。針對(duì)主程序的界面設(shè)計(jì)中，可以針對(duì)重要按鈕進(jìn)行時(shí)間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還能實(shí)現(xiàn)按鈕互鎖，對(duì)于進(jìn)一步提升系統(tǒng)指令的響應(yīng)效率，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和操作便利性等也具有一定的促進(jìn)作用。

在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，啟動(dòng)程序界面的主要工作任務(wù)是將視覺(jué)系統(tǒng)在開(kāi)機(jī)前的有關(guān)硬件實(shí)現(xiàn)有效連接，并對(duì)于相關(guān)硬件的正常工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，做好充分的初始化應(yīng)用準(zhǔn)備工作。在系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)上，包括主程序設(shè)計(jì)，這一主程序界面上，分為左右兩部分，其中，左邊主要是借助攝像頭進(jìn)行圖像的有效收集，右邊主要是對(duì)于收集的圖像進(jìn)行處理和顯示。就主程序界面的基本功能按鈕設(shè)計(jì)來(lái)看，主要有開(kāi)始采集、停止采集、退出系統(tǒng)、單色識(shí)別、多色剔除、相似識(shí)別、通信口等。其中，“退出系統(tǒng)”按鈕也是事件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的產(chǎn)物，退出的事主程序界面，發(fā)揮結(jié)束采集任務(wù)的作用，而“開(kāi)始采集”、“停止采集”、“退出系統(tǒng)”這些按鈕采用的設(shè)計(jì)方式是按鈕互鎖，這樣設(shè)計(jì)師為了對(duì)于用戶的一些錯(cuò)誤的操作進(jìn)行限制，有利于提升系統(tǒng)的運(yùn)行工作效率，避免系統(tǒng)故障出現(xiàn)。“單色識(shí)別”按鈕可以完成用戶指定的顏色識(shí)別任務(wù)，在眾多的顏色中挑選中用戶指定的顏色，并在右側(cè)窗口中顯示出來(lái)。“多色剔除”按鈕的主要功能是對(duì)于用戶指定顏色之外的其他顏色的物體進(jìn)行識(shí)別，并將識(shí)別的結(jié)果在右側(cè)窗口顯示出來(lái)。“相似識(shí)別”按鈕的功能是對(duì)于兩種物體顏色相近的情況進(jìn)行識(shí)別。

因?yàn)椴杉降膱D像往往包含各種復(fù)雜的噪聲，加上光照條件以及環(huán)境光源等影響，因此，需要對(duì)于相關(guān)的圖像實(shí)施有效的處理，而要想減少系統(tǒng)對(duì)于圖像的處理消耗的時(shí)長(zhǎng)，可以把收集到的眾多圖像采用一定的算法來(lái)運(yùn)算轉(zhuǎn)化，成為單幅圖像，這種圖像的轉(zhuǎn)化主要是為了更好的為系統(tǒng)提供有效的執(zhí)行依據(jù)。

4 實(shí)踐應(yīng)用

使用數(shù)碼相機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)于原始彩色圖像進(jìn)行采集，在進(jìn)行均值化處理后得到成熟的圖像。針對(duì)圖中未成熟的蘋果（綠色）采取顏色識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別，得出相應(yīng)的結(jié)果顯示，結(jié)果中對(duì)于未成熟的蘋果的具體數(shù)量和位置都進(jìn)行了準(zhǔn)確的顯示，驗(yàn)證了這種基于機(jī)器視覺(jué)的顏色識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于顏色的識(shí)別是準(zhǔn)確有效的，能夠快速進(jìn)行識(shí)別和定位，這對(duì)于相關(guān)工作的開(kāi)展具有一定的指導(dǎo)性意義，能夠幫助提升視覺(jué)識(shí)別效率，幫助生產(chǎn)和決策的合理制定。

5 總結(jié)

基于機(jī)器視覺(jué)的顏色識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠借助有效的硬件和軟件設(shè)定，做好數(shù)據(jù)和彩色、圖像等的采集，借助顏色識(shí)別系統(tǒng)的相關(guān)功能按鈕，按照用戶自身的識(shí)別需要來(lái)操作，再進(jìn)行系統(tǒng)識(shí)別，能夠發(fā)揮較好的顏色識(shí)別工作效益，這一顏色識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于提升系統(tǒng)工作效率，促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展具有一定的積極作用，值得應(yīng)用和推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]張俊峰，尚振宏，劉輝.基于顏色特征與模板匹配的車牌識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].軟件導(dǎo)刊，2018，17（01）：212-215+220.

[2]張公伯，谷昱良，朱和貴.基于顏色特征的動(dòng)物圖像分類識(shí)別仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].艦船電子工程，2017，37（05）：81-85.

[3]陳曉玉，謝路生，陳文薌，曾念寅.基于LabVIEW的工件外徑測(cè)

量與顏色識(shí)別軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2017，36（04）：114-

118.

[4]劉宇.基于顏色傳感器技術(shù)的敞車車廂識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[J].中國(guó)高新區(qū)，2017（07）：63.