检测自动化系统中的数字图像处理及识别技术

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　　摘 要：本篇文章首先对数字图像处理技术及其主要内容进行阐述，认识到数字图像处理技术在检测自动化系统中起到的作用，并结合检测自动化中数字图像处理及识别系统的构成，提出检测自动化中数字图像识别及处理功能的实现思路。希望在提升我国检测自动化协同数字图像处理识别水平的同时，能够助力我国自动化系统建设工作长效发展。
　　关键词：检测自动化系统；数字图像；处理技术；识别技术
　　中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）11-0027-02
　　0 引言
　　数字图像处理作为近几年人们关注和热议的话题，其发展和应用有效地促进了自动化水平的提升。为了实现对数字图像处理的认识了解，需要结合数字图像处理方式，明确数字图像处理系统工作原理，并在思考数字图像处理環节中存在的各种问题，提出对应的数字图像处理对策，在实现数字图像处理水平提升的同时，可以引导我国数字图像处理工作的稳定发展。下面，本文将进一步阐述和分析检测自动化系统中的数字图像处理及识别技术。
　　1 数字图像处理技术及其主要内容
　　从图像处理技术自身角度来说，涉及的内容主要有两点，一个是模拟图像处理技术，另一个是数字图像处理技术。其中，模拟图像处理技术中又包含了光学处理技术以及电子处理技术，例如照相、遥感图像处理以及电视信号处理等。这种处理方式从本质上说，包含在并行处理范围内，具备的主要特性是处理效率高，通常可以实现实时处理。从理论角度出发，能够满足光速要求。而模拟图像处理技术自身存在的不足就是精准性不高，并且灵活度不高，无法实现精准评判和处理[1]。在数字图像处理过程中，通常借助计算机技术实现硬件处理，因此这种处理技术也被称之为计算机图像处理。其具备的优势在于处理精准性比较高，并且处理内容较为多样，可以实现相对繁琐的非线性处理，具有一定的变通能力。在处理过程中，只要简单地改变部分软件，就能实现处理内容的改变。而这种技术也存在一定不足，那就是处理效率不高，尤其是部分相对比较繁琐的处理工作中。通常来说，这种处理技术主要应用在部分静止画面处理中，假设实时处理一般精度的图像，要求处理能力应该高于100MPIs，并且，分辨率以及精准度将会受到约限，如果一般精度图像为512×512×8bit，其分辨率则应该超出2048×2048×12bit，假设精度和分辨率相对较高，需要的处理时间也随之升高[2]。
　　2 检测自动化中数字图像处理及识别系统的构成
　　在检测自动化系统中，数字图像处理是被系统通常涉及了三项内容，也就是图像处理系统、图像数字化系统和图像显示系统。数字图像处理系统见图1。
　　在该系统中，数字化设备将各个明暗的图像利用计算机进行充分连接，并把图像保存在对应的设备中。当前，我们普遍应用的数字设备在于CCD摄像机、飞点扫描仪。随着光学图像的出现，通过应用数字化设备，让其形成一个具体的图像，并且暂时保存在输入数据保存设备中[3]。计算机系统结合程序库提出的各个指令，从程序库中选择对应的处理流程，同时对输入数字图像进行处理，处理结果保存在输出图像保存设备中，在终端中进行展现。
　　一般情况下，图像数字化器应该将各个图像划分为多个图像元素，之后为其提供对应的地址，可以度量各个图像灰度情况，将连续度量结果进行量化处理，形成整数，把这些数值记录到保存设备中。为了实现这些功能，该设备一般有五部分组成。其一，图像采样。在数字化设备的作用下，能够对特性的图像进行检测，在检测过程中，确保其不会受到环境等因素影响。其二，图像扫描。在图像扫描过程中，需要借助采样系统根据设定图形，按照图形移动情况，对像素情况加以设定和了解。其三，光传感器。在采样设备的作用下，对图像中像素情况进行监测，通常需要把光强转换为电压。其四，量化器。也就是在传感器的作用下，将采集的数据转换为数值，并实现图像的检测和识别。通常情况下，量化器也被称之为“模数转换”电路。其五，输出存储体。在数据量化以后，结合设定格式要求将采集的数据进行储存和管理，便于后续计算机处理应用[4]。
　　3 检测自动化中数字图像识别及处理功能的实现
　　3.1 图像采集及处理
　　在进行检测自动化中数字图像识别及处理过程中，需要采集所需的数据。因此，本系统图像信息采集，一般是利用数码相机或者数码摄像机来进行。在数码摄像机中，包含了面阵CCD感光元件。通过应用面阵CCD光感元件，可以将收集的光强信息传递到对应的设备中，之后根据传输电信号，将其转变成所需的光辐射影像图。利用数码摄像机把获取的CCD模拟信号更改成数字信号。在数字信号处理设备的作用下，把A/D转换之后的信号根据对应标准进行压缩处理，例如PJEG等保存方式[5]。在采集相关图像信息之后，将其保存到数码摄像机中。图像信息的获取与存储流程见图2。
　　当前，应用的图像传感器类型一般是根据电子自扫描固态传感器为主，涉及的类型包含了三种，第一种是电荷藕合器件（CCD）阵列；第二种是电荷注入器件（CID）阵列；第三种是光电二极管阵列。各个器件都具备独立继承电路芯片，并结合实际情况形成一组或者多组光传感器阵列，同时也涉及了应用在读取传入图像过程中形成的充电电荷。本文将重点阐述和分析电荷藕合器件[6]。
　　将CCD芯片安装在一个光敏结晶硅片中，一个矩形光电探测设备阵列可以根据CCD芯片设定在硅基片中。部分领域形成的光电子可以集中在就近的势阱中，并将其当作一个点荷包根据一串势阱逐渐转移到外部引出端。在这种情况下，可以利用三种不同结构将CCD图像检测器中获取的电荷信息进行读取。其中包含了全帧结构、行间结构以及帧传送结构。
　　当全帧CCD全曝光时，全帧CCD一般会在读取过程中实现快门关闭，让其置身于一个比较黑暗的环境中。利用传感器将电荷移出，根据移出情况，也就适当的移出对应的像素。在程度移动完毕之后，各个电荷朝着下一行移动，之后底行逐渐被移除。在此过程中，需要重复移动，直到顶行移动全部移除。之后该器件准备累计另一幅图像。在行间传送CCD过程中，传感器中各个偶数都可以在一个相对封闭的环境中掩盖，这种掩盖环境下形成的势阱，在读取过程中得到充足应用[7]。在曝光之后，每一个曝光的势阱中电荷包将会逐渐转移到就近的掩膜阱中。由于每一个电荷组都进行了移动，在这种情况下，移动时间将随之减短，在暴露势阱中，形成一定图像之后，掩膜阱中电荷将逐渐被移除或者移动。在传感器的作用下，通过芯片可以把像素划分为对应的等分，并在50%的芯片中展现出光敏现象。从帧传送CCD芯片角度来说，其涉及了一个双倍高度传感器阵列，上述一半以上的标准都可以获取相关的图像信息。下面一般为保存阵列，其被精密的掩盖着，从而避免观光线的进入。在完成累计工作之后，传感器阵列累计的图像可以被保存到其他阵列中。利用传感器，将整个图像情况进行展现。在保存图像过程中，需要结合实际情况，将像素进行移出。在此过程中，需要和行间传递相一致，让快速获取图像信息成为了现实。 　　3.2 数字图像信息的传输
　　在数码相机和计算机之间利用USB缆线实现图像信息的传递。在选择USB缆线的过程中，需要其具备标准的SB接口。现阶段，在我国是慈航中，占据主流的计算机系统都配备了标准的SB接口，利用USB缆线连接接口，从而实现信息传输。在数码摄像机和计算机连接过程中，可以借助iLikn电缆实现。根据EE1394标准实现数据传递，最大比特率为400Mbps[8]。
　　3.3 图像处理及其显示
　　输入計算机数值图像信息在处理以及传递环节中，都会产生一定的噪音信号，例如摄像设备自身性能、操作人员专业水平等，将会给图像采集整体结果造成一定影响。在此过程中，可以借助数字图像处理技术，将潜在信息价值充分激发。该系统一般利用数字图像处理技术，结合自动化系统运行状况，实现影像数据的识别及处理，同时和显示器连接，展现出处理结果，从而达到数值图像处理的效果。
　　4 结语
　　总而言之，随着我国科学技术的全面发展，在多学科交叉融合的背景下，给数字图像处理技术发展提供了条件，在检测自动化系统的过程中，需要根据实际情况，采取数字图像处理及识别技术，将处理和识别作用充分发挥，从而实现自动化水平的提升，达到预期目标。
　　参考文献
　　[1] 黄斌.防雷检测自动化系统的设计与应用[J].产业与科技论坛，2018，17（19）：46-47.
　　[2] 叶迪文.从绕组线质量检测自动化管理浅谈对智能制造的认识[J].科学技术创新，2018（02）：49-50.
　　[3] 覃嘉恒.检测自动化技术在机械制造系统中的应用[J].现代制造技术与装备，2017（09）：160+162.
　　[4] 覃嘉恒.防雷检测自动化系统的设计与应用[J].电子技术与软件工程，2017（16）：128.
　　[5] 杨蒙，王智营.检测自动化技术在机械制造系统中的应用[J].科技资讯，2017，15（21）：46+48.
　　[6] 王素琼.检测自动化技术在机械制造系统中的应用研究[J].自动化与仪器仪表，2017（04）：79-80.
　　[7] 倪广宇，朱延爱，林魁燃.防雷检测自动化系统的设计与应用分析[J].北京农业，2015（36）：152-153.
　　[8] 常文萃.大型船舶水线面视觉图像检测自动化系统设计[J].计算机仿真，2015，32（08）：199-202+293.
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