河南經貿職業(yè)學院

嵌入式原油生產監(jiān)控系統(tǒng)數字圖像的處理

李祥河南經貿職業(yè)學院

嵌入式數字圖像處理系統(tǒng)的硬件由硬盤、CPU、電路板與芯片等組成。隨著油田生產數字處理技術的不斷提高，圖像處理已經由原來的二維平面圖像轉變?yōu)槿S立體圖像。進行勾勒的圖像可以360°旋轉，從每個角度都可以看到圖形的不同結構，為油井管理人員在數字圖像處理上帶來了很大的方便。圖像修改時，在軟件圖像菜單下找到要調整的閥值，通過調整閥值便可得到自己想要的結果。系統(tǒng)在圖像處理工藝上也具有一定特色，一張模糊不清的圖像，通過調整色階，把近似相同顏色的部位趨于一致化，使圖像顏色流動逼真。

嵌入式數字處理技術；小孔成像；平臺；識別

傳統(tǒng)油田數字處理技術像素只有300萬，一些特別的精細部位難以區(qū)分，并且硬件設施不完善，采用的是單核處理器，軟件兼容性差，辦公效率低。嵌入式數字處理技術的像素能達到2 300萬，并可隨時調整焦距，保證圖像可以被完整地處理。另外，對監(jiān)控系統(tǒng)硬件也進行了改進，利用四核處理器能兼容多個軟件同時運行，大大提高了辦公效率，確保石油開采工作的順利進行。

1 國內外的研究現狀

20世紀80年代初期，美國加布斯科學研究所對攝像機像素進行了深入研究，以達到增大鏡片分辨率的實驗目的[1]。國內開始對數字圖像處理技術研究比國外晚將近10年的時間，但目前對該技術的研究已趨于飽和。1994年，國內研究者在參考國外技術的基礎上又深入研究，利用γ射線照射，并采用非編碼序列進行雙向定位圖像檢測處理，使圖像精確度在1/100 000以上，其匹配的誤碼率大大降低。該專項研究成果不僅可以用于石油行業(yè)，在交通、物流及文物保護中都能得到廣泛應用。例如公安辦案中只需要將身份證放在數據圖像處理儀上，便可確認使用者的身份。

2 系統(tǒng)結構

2.1 硬件組成

嵌入式數字圖像處理系統(tǒng)的硬件由硬盤、CPU、電路板與芯片等組成。

硬盤容量為1 000G，儲存容量大，便于集成化處理，克服了原來儲存量不足的問題。在硬盤卡槽中連接了1個無線USB接口和1個迷你攝像頭，方便進行圖像采集、掃描等工作[2]。采集到的圖像可以很快發(fā)送到PC上，從而進行圖像數據化處理。

CPU是每個系統(tǒng)的最關鍵部位，即運算和控制的核心部分，主要功能是翻譯出計算機發(fā)出的指令，處理PC機上的數據，它包括寄存器、運算器以及控制器三大部分。三者之間的數據彼此相互聯系，在CPU正常運轉工作時，需要對指令進行提取、解碼、執(zhí)行和送回。

電路板又稱為單面板，在焊接過程中，把帶有導線的一端單獨焊接在帶有鍍鋅的一面。在嵌入式油田數字圖像處理系統(tǒng)中用到的電路板和傳統(tǒng)電路板大不相同，因為在大量的圖像數據處理過程中，電機高速運轉，工作電壓可能會有一些小的浮動，導致電路板某些零部件被擊穿，所以系統(tǒng)采用的是高阻值的電子元器件。

2.2 軟件組成

軟件指的是在運行程序中加載數據的集合體，即一些命令行的編寫，由Access、VF、C++以及C語言編寫而成。其開發(fā)難度大，要求具有一定功底的知識性人才編寫。Access又稱為數據庫，結合了微軟數據操作設計和圖像終端界面的特點，是一個面向語言編程和軟件開發(fā)的操作平臺。C++主要支持面向對象程序設計，將數據處理空間映射到程序編寫空間范圍內，但掌握的難度較大。

3 系統(tǒng)的搭載平臺

3.1近景攝影處理平臺

根據小孔成像原理，光是延直線傳播的，從物體散射出的光映射到熒光屏上會出現一個倒立的虛像，通過調節(jié)焦距的大小來呈現出物體虛像的大小。在一倍焦距之內，熒光屏上呈現出物體二倍大的倒立的實像；在一倍焦距和二倍焦距之間，將在熒光屏上呈現出和物體等大的正立的虛像；在二倍焦距之外將呈現出物體二分之一倒立的虛像。油井管理人員可以根據實際需要來調整焦距，在熒光屏上呈現出清晰的畫面時，便可識別不同色彩的標志編碼。

3.2 彩色編碼標志識別平臺

在油田嵌入式數字圖像處理系統(tǒng)中添加了色彩編碼識別標志的服務。對圖像復印處理時，有些顏色的像素相差甚小，為了便于區(qū)別，在色相飽和的情況下要對色素進行提取，并用標志編碼進行有序標記[3]。無論圖像有多少種顏色，只要系統(tǒng)中存在這種像素的記錄，就會區(qū)分開顏色的色相，避免在圖像處理上造成差異，進而提高了色彩編碼識別的效率。

3.3 場景的三維平臺

隨著油田生產數字處理技術的不斷提高，圖像處理已經由原來的二維平面圖像轉變?yōu)槿S立體圖像。二維制作時要先確定x、y軸及坐標原點，畫出平面結構拓撲圖，然后在其上進行勾勒，圖像完成之后再通過染色等一系列處理?，F在三維立體圖像雖在技術上復雜一些，但是物體呈現的圖像更加形象逼真。與原有二維圖像相比，在坐標上增添了z軸，主要是為了畫出圖形的三面投影，即左視圖、主視圖、俯視圖，并且在顏色處理上色素可以根據需要自動調整，進行勾勒的圖像可以360°旋轉，從每個角度都可以看到圖形的不同結構，為油井管理人員在數字圖像處理上帶來了很大的方便。

3.4 PS操作平臺

一般圖像處理都少不了PS軟件操作系統(tǒng)，在圖像與圖像合并時，可以利用套索工具摳圖。在摳圖時為了更精細些，可以調整一下羽化值，這樣間隔的頻率就會變得密一些。若需要保留原圖層，可建立新的圖層，這樣即使作了修改，仍然可以恢復原有圖像模式。在圖像修改時，需要添加一些風化效果，在軟件圖像菜單下找到要調整的閥值，通過調整閥值便可得到自己想要的結果。系統(tǒng)在圖像處理工藝上也具有一定特色，一張模糊不清的圖像，通過調整色階，把近似相同顏色的部位趨于一致化，使圖像顏色流動逼真。雖然此軟件一般用于照片的處理，但在石油行業(yè)也得到了應用，并且此操作平臺由原來的五代升級為第六代，且支持三維立體動畫、視頻處理等。

[1]吳軍，周運轉．嵌入式Linux系統(tǒng)應用基礎與開發(fā)范例[M]．北京：人民郵電出版社，2003.

[2]張乃祿，何飛，賀安武，等．油田井場視頻動態(tài)圖像處理技術[J]．油氣田地面工程，2011，30（5）：1-3.

[3]杜海順，柴秀麗，汪鳳泉，等．一種領域保持判別嵌入人臉識別方法[J]．儀器儀表學報，2010，31（3）：65-68.

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.044