亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        圖像采集識(shí)別技術(shù)在計(jì)量器具檢驗(yàn)領(lǐng)域的應(yīng)用

        2017-04-26 01:05:17趙宇東劉振波薛激光周思成王佳晗
        數(shù)字通信世界 2017年4期
        關(guān)鍵詞:閥值器具算子

        趙宇東,劉振波,薛激光,周思成,王佳晗,劉 濤

        (遼寧省計(jì)量中心,沈陽(yáng) 110000)

        圖像采集識(shí)別技術(shù)在計(jì)量器具檢驗(yàn)領(lǐng)域的應(yīng)用

        趙宇東,劉振波,薛激光,周思成,王佳晗,劉 濤

        (遼寧省計(jì)量中心,沈陽(yáng) 110000)

        本文建立了一套電能計(jì)量器具檢驗(yàn)過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠?qū)υ囼?yàn)全過(guò)程中試驗(yàn)條件和試驗(yàn)現(xiàn)象拍攝照片并保存原始數(shù)據(jù),采取數(shù)字圖像識(shí)別技術(shù)讀取實(shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù),通過(guò)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)條件完成監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的目的,以保證數(shù)據(jù)真實(shí)可靠、準(zhǔn)確無(wú)誤、有據(jù)可依。

        圖像識(shí)別技術(shù);計(jì)量器具檢驗(yàn);檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

        1 引言

        隨著現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)智能化技術(shù)的普及,電能計(jì)量器具的質(zhì)量、性能、計(jì)量準(zhǔn)確性受到社會(huì)各界廣泛關(guān)注,因此需要權(quán)威的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)電能計(jì)量器具進(jìn)行更加全面準(zhǔn)確的檢驗(yàn),以保證其準(zhǔn)確性、嚴(yán)謹(jǐn)性[1]?,F(xiàn)階段電能表等計(jì)量器具全性能試驗(yàn)種類繁多、樣品數(shù)量大、試驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜,試驗(yàn)過(guò)程中可能存在試樣樣品與所要檢驗(yàn)樣品不一致、試驗(yàn)條件設(shè)置錯(cuò)誤等問(wèn)題。同時(shí)試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)采用人工記錄方式,可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)記、漏記問(wèn)題,導(dǎo)致后期無(wú)法對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行追溯和還原。

        通過(guò)對(duì)智能電能表全性能試驗(yàn)過(guò)程的分析,本文提出了一種從試驗(yàn)過(guò)程拍攝的影像入手,采取圖像識(shí)別技術(shù)直接判斷試驗(yàn)樣品準(zhǔn)確與否的方法?;舅悸肥?,對(duì)全性能試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)樣品、試驗(yàn)條件和試驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行拍照,并將這些圖像上傳至數(shù)據(jù)庫(kù),為之后溯源和復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程提供依據(jù)。通過(guò)預(yù)處理、讀數(shù)區(qū)域定位、字符分割、特征提取、字符識(shí)別等步驟獲取圖像中試驗(yàn)樣品編號(hào)、試驗(yàn)條件數(shù)據(jù),并與數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。如有偏差系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警告知試驗(yàn)人員,若報(bào)警并未及時(shí)處理則會(huì)在試驗(yàn)報(bào)告中標(biāo)記該項(xiàng)式樣為不合格。系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)如圖1所示。

        圖1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)圖

        2 建立系統(tǒng)的必要性

        根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司規(guī)定全性能試驗(yàn)項(xiàng)目按照Q/GDW 1364-2013《單相智能電能表技術(shù)規(guī)范》、Q/GDW 1863-2013《三相智能電能表技術(shù)規(guī)范》要求,分別共包括63、68項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目。根據(jù)規(guī)范要求的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)數(shù)據(jù)類型大體可分為三種試驗(yàn)種類:

        (1)數(shù)據(jù)型(A型):試驗(yàn)過(guò)程通過(guò)數(shù)據(jù)采集、計(jì)算等方式得出最終結(jié)論,試驗(yàn)結(jié)果和原始數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)或文字性描述。

        (2)試驗(yàn)后數(shù)據(jù)型(B型):試驗(yàn)過(guò)程中改變環(huán)境等條件,試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)性試驗(yàn)。

        (3)現(xiàn)象判定型(C型):試驗(yàn)過(guò)程中改變環(huán)境等條件,在試驗(yàn)過(guò)程中需觀察現(xiàn)象得出結(jié)論,無(wú)數(shù)據(jù)。為保證所有試驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,應(yīng)留存有法律效力的原始記錄。

        A型試驗(yàn)試驗(yàn)條件是由檢驗(yàn)裝置自動(dòng)監(jiān)控,原始數(shù)據(jù)是由檢驗(yàn)裝置自動(dòng)生成并保存,不受人為因素干擾。B型和C型試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)條件需要人為檢測(cè)和控制,并且需要試驗(yàn)人員觀察并手工記錄試驗(yàn)現(xiàn)象作為原始數(shù)據(jù),這一過(guò)程不可避免的會(huì)受到試驗(yàn)人員的主觀意識(shí)影響。計(jì)量檢驗(yàn)的目的就是為了最終得到可靠的數(shù)據(jù),為相關(guān)的工作提供管理規(guī)范,并且要保證數(shù)據(jù)的科學(xué)性以及公正性,是一項(xiàng)綜合性、科學(xué)性以及嚴(yán)謹(jǐn)性的工作。原始記錄是計(jì)量檢驗(yàn)過(guò)程以及檢驗(yàn)結(jié)果信息的真實(shí)記錄,同時(shí)也是計(jì)量器具測(cè)量值的反映,能夠?yàn)闄z定結(jié)果提供客觀依據(jù)原始記錄是檢驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果的憑證,原始記錄的質(zhì)量對(duì)編制證書(shū)或報(bào)告的質(zhì)量有直接的影響[2]。因此,需要采取必要的措施以保證原始記錄的準(zhǔn)確性、可靠性。

        3 系統(tǒng)工作原理及主要器件

        3.1 工作原理

        本系統(tǒng)由前段圖像采集預(yù)處理部分、后端的圖像算法處理部分和報(bào)警顯示部分,如圖2所示。圖像采集預(yù)處理部分主要由OV 9650 CMOS攝像頭和FPGA邏輯控制部分組成。攝像頭主要是完成圖像的采集,F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)產(chǎn)生系統(tǒng)所需的邏輯控制信號(hào)和各芯片的時(shí)鐘信號(hào),并對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理[3]。圖像算法處理部分,則主要是負(fù)責(zé)將FPGA預(yù)處理后的圖像讀數(shù)區(qū)域定位、傾斜校正、字符分割、特征提取、字符識(shí)別等圖像處理運(yùn)算。報(bào)警顯示部分由FPGA控制VGA接口的顯示器,顯示由試驗(yàn)條件偏差而產(chǎn)生的報(bào)警。

        圖2 系統(tǒng)總體框圖

        圖3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)流程

        圖像的算法處理部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。首先獲取圖像數(shù)據(jù),對(duì)圖像進(jìn)行灰度化、降噪、二值化等預(yù)處理工作,再采用Canny算子邊緣檢測(cè)圖像進(jìn)行精確定位,采用Canny算子邊緣檢測(cè)和Hough變換相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)圖像的傾斜校正。最后采用常見(jiàn)的模板匹配算法識(shí)別出圖像中數(shù)字。其軟件實(shí)現(xiàn)的流程圖如圖3所示。

        3.2 主要器件

        系統(tǒng)采用的FPGA是某公司的Cyclone II系列EP2C35芯片。該芯片是一款基于90nm工藝制造、低成本、適合復(fù)雜邏輯、帶存儲(chǔ)緩沖功能的FPGA芯片。圖像處理器則選用的是TI公司近年推出的高性能定點(diǎn)DSPTMS320 C6416芯片,其時(shí)鐘頻率可達(dá)1GHz,運(yùn)算能力達(dá)8000 MIPS,采用先進(jìn)的甚長(zhǎng)指令結(jié)構(gòu)(VLIW),內(nèi)部有6個(gè)ALU(32/40 bit),每個(gè)時(shí)鐘周期可以執(zhí)行8條指令。

        DSP通過(guò)EMIFB接口的片選信號(hào)線、時(shí)鐘信號(hào)線、數(shù)據(jù)線、地址線及其他信號(hào)線與FPGA的IO口連接。該電路的主要功能是實(shí)現(xiàn)FPGA內(nèi)存儲(chǔ)器直接映射到DSP的地址空間,以實(shí)現(xiàn)DSP與FPGA之間的數(shù)據(jù)交換。DSP通過(guò)EDMA中斷信號(hào),實(shí)現(xiàn)DSP從FPGA里讀取數(shù)據(jù)或?qū)⑻幚硗甑臄?shù)據(jù)發(fā)送給FPGA,最終靈活的實(shí)現(xiàn)FPGA與DSP之間的控制通信。

        4 系統(tǒng)主要算法設(shè)計(jì)

        4.1 圖像預(yù)處理

        4.1.1 圖像灰度化

        灰度變換的方法包括以下三種:平均灰度法、最大值灰度法、加權(quán)灰度法。加權(quán)灰度法對(duì)圖像中(x,y)點(diǎn)三種顏色分量附以不同加權(quán)值,取加權(quán)后的值作為變換后該點(diǎn)的灰度值,其計(jì)算方法如下:

        式中,α,β,γ分別表示R(x,y),G(x,y),B(x,y)三種顏色分量的權(quán)系數(shù),且 。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn),人眼對(duì)不同顏色的敏感度不同,最好的權(quán)系數(shù)取值為:α=0.299,β=0.587,γ=0.114。

        平均灰度發(fā)處理的圖像偏暗,最大值灰度法處理的圖像偏亮,加權(quán)灰度法處理的圖像比較符合人的視覺(jué)感受,所以本文使用加權(quán)灰度法處理圖像。

        4.1.2 圖像降噪

        本文采用中值濾波方法對(duì)圖像進(jìn)行降噪處理。中值濾波法是把每個(gè)像素值設(shè)置為該點(diǎn)某領(lǐng)域(x,y)窗口內(nèi)所有像素點(diǎn)灰度值的中值,若該窗口內(nèi)的像素點(diǎn)數(shù)為奇數(shù),則將中間值作為(x,y)處的灰度值。若窗口內(nèi)像素點(diǎn)數(shù)為偶數(shù),則將兩個(gè)中間值的平均值作為(x,y)處的灰度值。假設(shè)有一組數(shù)字序列x1,x2,x3,…xn,把序列中各數(shù)值的大小按順序排列如下:

        y稱為數(shù)字序列x1,x2,x3,…xn的中值。

        4.1.3 圖像二值化

        圖像二值化也叫圖像分割,通過(guò)設(shè)定閥值對(duì)灰度圖像進(jìn)行處理,二值化處理后的圖像對(duì)比更為鮮明,可以有效將重要信息從背景中提取出來(lái)。本文使用較為簡(jiǎn)單的全局閥值二值化方法,設(shè)二值化前的圖像為f(x),二值化后的圖像為g(x),設(shè)定閥值為threshold,二值化變換公式為

        4.2 區(qū)域圖像定位與傾斜校正

        4.2.1 Canny邊緣檢測(cè)算子

        Canny算子是邊緣檢測(cè)算子中最常用的一種,也是公認(rèn)的檢測(cè)效果比較好的一種算子,它通常被其他算子引用作為標(biāo)準(zhǔn)算子的對(duì)比分析[4]。首先分別求取去噪聲后圖像在x方向和y方向的梯度Mx和My。

        根據(jù)Canny算子的性能評(píng)價(jià)規(guī)則,邊緣只允許有一個(gè)像素的寬度將那些取得最大梯度值的像元保留下來(lái),其他的像元全部除。梯度最大值通常出現(xiàn)在邊緣的中心,隨著沿梯度方向距離的增加,梯度值將隨之減少。由于噪聲的影響本來(lái)連續(xù)的邊緣卻出現(xiàn)了斷裂的現(xiàn)象。滯后閥值化設(shè)定兩個(gè)閡值:一個(gè)為高閥值Thigh,一個(gè)為低閥值Tlow。如果像素的檢測(cè)值超過(guò)高閥值的Thigh,那么將這些像素點(diǎn)標(biāo)記為邊緣,并且將剩下的超過(guò)低閥值的像素值視為噪聲,不再標(biāo)記為邊緣。

        4.2.2 傾斜校正

        本文采用Hough變換對(duì)圖像進(jìn)行傾斜校正,Hough變換具有原理簡(jiǎn)單、魯棒性好,能夠并行實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn),該方法是對(duì)二值化圖像進(jìn)行角度檢測(cè)的最有效方法[5]。其基本原理是改變圖像的坐標(biāo),將圖像空間坐標(biāo)(x, y)的任意一點(diǎn)都映射到參數(shù)空間,從而使變換后的坐標(biāo)方便檢測(cè)。圖像空間的一條直線1可由下面的參數(shù)方程表示:

        式中,ρ為坐標(biāo)原點(diǎn)0到直線1的距離;θ為坐標(biāo)原點(diǎn)直線1的垂涎與x軸正方向的夾角。

        對(duì)(x, y)平面中的直線y=ax+b,取直線上任意兩個(gè)點(diǎn)(x1,y1),(x2,y2),顯然滿足直線方程。通過(guò)解方程組求得a,b的值,顯然這點(diǎn)在平面上對(duì)應(yīng)的直線也經(jīng)過(guò)點(diǎn)(a,b)。由Hough變換可知,(u,v)平面坐標(biāo)系下的一點(diǎn)(a,b)在(x, y)平面坐標(biāo)系下所對(duì)應(yīng)直線y=ax+b的斜率為a。斜率相同的直線是平行的,而這些平行線的傾斜角正是我們要找的燃?xì)獗碜x數(shù)區(qū)域傾斜的角度。

        角度找到以后,我們以圖像的中心作為原點(diǎn)旋轉(zhuǎn),根據(jù)公式可以找出旋轉(zhuǎn)后圖像坐標(biāo)為(i, j)點(diǎn)的灰度值為原圖中坐標(biāo)為點(diǎn)(x, y)的灰度值。

        4.3 Gabor小波的特征提取。

        Gabor小波是一種對(duì)不同尺度進(jìn)行分析的數(shù)學(xué)工具,在圖像處理等相關(guān)領(lǐng)域展現(xiàn)了非凡的能力[6]。在圖像處理過(guò)程中,通過(guò)對(duì)二維高斯函數(shù)進(jìn)行調(diào)制得到高斯基本函數(shù):

        相應(yīng)的傅里葉變換為

        對(duì)g(x, y)進(jìn)行如下的伸縮和旋轉(zhuǎn)

        式中,W=Uh且m=0,1, ... ,s-1。為了降低絕對(duì)強(qiáng)度值對(duì)濾波器的影響,使Gabor濾波器的實(shí)數(shù)部分被偏移以保證平均值為零。用9mn(x)力對(duì)圖像I(x, y)進(jìn)行濾波的結(jié)果為

        4.4 字符識(shí)別

        本文采取模板匹配法中常見(jiàn)的特征提取算法,即基于字符像素分布的特征提取方法[7]。該方法根據(jù)圖像中黑色像素的分布情況進(jìn)行特征提取,用的模板將字符分割成N×N份。統(tǒng)計(jì)分割出來(lái)的每一份內(nèi)字符像素(即黑像素)的個(gè)數(shù),除以每份的面積(即該份中總的像素個(gè)數(shù)),得到的像素個(gè)數(shù)的比值作為特征初值。將大于某個(gè)閥值的特征初值設(shè)定為1,小于該閥值的特征初值設(shè)定為0,得到最終的特征向量,該特征向量中有N×N個(gè)元素。在判別決策時(shí)常采用最小距離判別法。設(shè)有M個(gè)類別:ω1,ω2,ω3,…ωM,每個(gè)類由若干向量表示,對(duì)ωi類,有特征向量Xi=[xi1,xi2,…,xin],對(duì)于任意待識(shí)別數(shù)字X,其特征向量X=[x1,x2,…,xn],Xi與X之間距離d(Xi, X)可表示為公式:

        5 結(jié)束語(yǔ)

        本文從硬件和軟件兩方面介紹了一套電能計(jì)量器具檢驗(yàn)過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng),為過(guò)程監(jiān)測(cè)和原始數(shù)據(jù)記錄提供了完整的軟硬件平臺(tái)。該系統(tǒng)建立在保障實(shí)驗(yàn)室正常檢驗(yàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行可靠和穩(wěn)定的前提下,保證了試驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的完整和安全,提高了試驗(yàn)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)報(bào)告的準(zhǔn)確性。目前該管理系統(tǒng)己經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用中顯現(xiàn)出一定成效,在實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)化管理工作上具有一定示范意義,為該類實(shí)驗(yàn)室的規(guī)范化管理和高效性運(yùn)作提供借鑒。■

        [1] 李佳,周尚禮,伍少成.電能計(jì)量器具質(zhì)量監(jiān)督管理平臺(tái)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].廣東電力,2011,24(3):65-66

        [2] 王慧芳.檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室計(jì)量器具量值溯源管理[J].現(xiàn)代測(cè)量與實(shí)驗(yàn)室管理,2011(06):38-39

        [3] 張尚坤,宋樹(shù)祥.基于DSP和FPGA的竹片圖像采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2016,35(1):106-110

        [4] 趙巖,周百靈,陳賀新.一種改進(jìn)的基于Canny算子邊緣檢測(cè)算法[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版),2012,50(4):740-744

        [5] 曾文靜,張鐵棟等.基于Hough變換的水下管道檢測(cè)方法[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2012,33(1):76-84

        [6] PANG Y,YUAN Y,LI X. Gabor-based region covariance matri ces for face recognition [J].IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 2008,18(7):898-993.

        [7] 李新良.基于模板匹配法的字符識(shí)別算法研究[J].計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化,2012,31(2):90-93

        App lication of Image Acquisition and Recognition Technology in Measurement of Measuring Instruments

        Zhao Yudong, Liu Zhenbo, Xue Jiguang, Zhou Sicheng, Wang Jiahan, Liu Tao
        (Measuring Center of Liaoning Province, Shenyang, 110000)

        This paper established a monitoring system of energy measurement equipment inspection process. The system can test the whole process of test conditions and test the phenomenon of taking pictures and save the original data. Take the digital image recognition technology to read the experimental condition data. Through the monitoring of experimental conditions to complete the purpose of monitoring the experimental process to ensure that the data is true and reliable, accurate and well documented.

        Image recognition technology; Measurement of measuring instruments; Monitoring System for measurement

        10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.04.005

        TM93,TB971

        A

        1672-7274(2017)04-0016-05

        猜你喜歡
        閥值器具算子
        擬微分算子在Hp(ω)上的有界性
        各向異性次Laplace算子和擬p-次Laplace算子的Picone恒等式及其應(yīng)用
        光敏傳感器控制方法及使用其的滅蚊器
        傳感器世界(2019年6期)2019-09-17 08:03:20
        一類Markov模算子半群與相應(yīng)的算子值Dirichlet型刻畫(huà)
        基于小波分析理論的橋梁監(jiān)測(cè)信號(hào)去噪研究
        激光多普勒測(cè)速系統(tǒng)自適應(yīng)閥值檢測(cè)算法
        古代器具灌農(nóng)田
        Roper-Suffridge延拓算子與Loewner鏈
        計(jì)量器具產(chǎn)品商情
        深度學(xué)習(xí)在無(wú)人駕駛汽車中的應(yīng)用
        亚洲AV无码精品一区二区三区l| 国产中文三级全黄| 亚洲色成人网站www永久| 午夜无码片在线观看影院| yw尤物av无码国产在线观看| 亚洲欧洲日产国码无码久久99| 亚洲欧美日韩国产综合专区| 精品国产av一区二区三区| 最美女人体内射精一区二区| 人妻少妇精品专区性色av| 欧美刺激午夜性久久久久久久| 久久老熟女乱色一区二区| 国产激情久久久久久熟女老人| 国产精品v欧美精品v日韩精品| 亚洲中文字幕无码爆乳av| 成人国产精品高清在线观看| 青青草免费手机直播视频| 高清精品一区二区三区| 人妻丝袜无码国产一区| 无码一区久久久久久久绯色AV| 亚洲天堂av在线一区| 一区二区三区内射美女毛片 | 伊人久久综合精品无码av专区| 色窝窝手在线视频| 亚洲av熟女中文字幕| 极品嫩模高潮叫床| 国产成人精品三级麻豆| 操老熟妇老女人一区二区| 中文区中文字幕免费看| 久久久久亚洲av无码专区体验| 中国免费av网| 日韩精品一区二区三区乱码| 日本久久高清一区二区三区毛片| 国产一级片毛片| 免费人人av看| 亚洲综合在线观看一区二区三区| 中国女人内谢69xxxx免费视频| 免费一区啪啪视频| 99热婷婷一区二区三区| 欧美激情在线播放| 亚洲熟妇少妇69|