計算機圖像處理與編程技術(shù)在檢驗中的應(yīng)用

鄒香玲 蔡豪

摘要：隨著我國信息化社會的不斷深入，社會各領(lǐng)域的發(fā)展也逐步向信息化、智能化方向邁進。圖像處理作為當(dāng)前信息處理的一個主要方法，在諸多領(lǐng)域都發(fā)揮著不可或缺的作用。本文主要以工業(yè)檢驗工作為例，在簡要介紹計算機圖像處理與編程技術(shù)的基礎(chǔ)上，探討上述兩項技術(shù)在檢驗中的具體應(yīng)用，從而將圖像處理技術(shù)與編程技術(shù)的優(yōu)勢最大限度發(fā)揮出來，更好的推動國內(nèi)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：計算機；圖像處理；編程技術(shù)

Abstractt：With the continuous deepening of China's information society， the development of various fields of society is gradually moving towards the direction of informatization and intelligentization. As one of the main methods of current information processing， image processing plays an indispensable role in many fields. Taking industrial inspection as an example， the paper briefly introduces the image processing and programming technology， and discusses the application of the two techniques in the detection， therefore achieves the greatest of the advantages of image processing technology and programming technology， and better promotes the sustainable development of the domestic industry.

Keywords： Computer； image processing； programming technology

0 引言

作為計算機技術(shù)飛速發(fā)展的必然產(chǎn)物，圖像處理技術(shù)不僅可以實現(xiàn)對數(shù)字圖像進行科學(xué)采集、處理、分析，而且在信息處理效率和質(zhì)量方面與傳統(tǒng)信息技術(shù)相比也存在絕對優(yōu)勢，可以進一步提升工業(yè)生產(chǎn)的整體效率，對現(xiàn)代高新產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標實現(xiàn)具有重要意義。

1 計算機圖像處理技術(shù)與編程技術(shù)在檢驗中的應(yīng)用

1.1 圖像處理技術(shù)應(yīng)用

就當(dāng)前圖像處理技術(shù)在工業(yè)檢驗中的應(yīng)用來看，其效益功能呈現(xiàn)在多個方面。一方面是可以利用計算機技術(shù)對原材料的相關(guān)信息和編程形態(tài)進行挖掘和提??；另一方面則是可以根據(jù)所挖掘的原材料信息，獲取原材料的顏色特征，實現(xiàn)三原色信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。在圖像處理技術(shù)的早期研究中，研究人員按照某一特定標準將其分為幾個不同的等級，每一等級在對原材料顏色特征啟動操作處理的時候，也將獲得不同的效果?；诖?，圖像處理人員日后在利用該技術(shù)獲得原材料顏色特征時，即可通過記錄得出冠層特征，并針對圖像處理之間的差異性給出闡釋論述。綜上可知，工業(yè)檢驗的整體效果也隨即得到明顯提升。

不僅如此，圖像處理技術(shù)在工業(yè)檢驗中的應(yīng)用還體現(xiàn)在紋理圖像的提取方面。利用圖像處理技術(shù)，檢驗人員可以將工業(yè)原材料的紋理提供清晰顯示，使相關(guān)部門人員可以對原材料的特征和指標進行全面、深層的實際把握與了解，以便對原材料實施最佳優(yōu)選與擇取。目前，隨著圖像處理技術(shù)的不斷優(yōu)化與完善，對于原材料紋理提取的準確率已經(jīng)達到80%以上，圖像處理的優(yōu)勢也可達到最大限度發(fā)揮，可以為缺少部分紋理的補充工作構(gòu)建有效技術(shù)支撐基礎(chǔ)。

以圖像處理技術(shù)在玻璃缺陷檢測方面的應(yīng)用情況來看，在開發(fā)操作過程中，需要首先進行圖像樣品的預(yù)處理。這一設(shè)計功能的檢驗環(huán)節(jié)主要包括濾波、灰度閾值分割和形態(tài)學(xué)操作。而為了使濾波方法效果產(chǎn)生直觀清晰效果展示，可以在仿真測試中適當(dāng)加上椒鹽噪聲，實驗效果如圖1所示。

由圖1可以看出，在4種濾波方法中，中值濾波的效果最佳，所以在檢測中應(yīng)盡可能選用中值濾波法。

灰度閾值分割的方法分為雙峰法、迭代閾值分割法和最大類間方差法。由于前2種方法的缺點比較明顯，所以并未獲得拓展式推廣。目前檢驗中的最大類間方差法則吸引了研究學(xué)界的應(yīng)用關(guān)注。其基本思想是對像素進行劃分，通過使劃分得到的各類之間的距離達到最大，來確定合適的門限。利用最大類間方差法對玻璃缺陷實行檢測，檢測效果如圖2所示。

在圖像的目標區(qū)域外出現(xiàn)了小圓點，劃痕出現(xiàn)斷裂，中間出現(xiàn)空洞， 這些都可能對目標的測量帶來影響， 因此需要采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)進行操作。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)建立在集合論的基礎(chǔ)之上。 其基本思想是用具有一定形態(tài)的結(jié)構(gòu)元素找到圖像中的對應(yīng)形狀以達到圖像分割識別的目的。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基本運算有 4 個：膨脹、腐蝕、開啟和閉合，每一種算法對檢測效果的提升都具有關(guān)鍵意義，檢測人員需要根據(jù)實際情況，采取最佳的數(shù)學(xué)算法。

上述工作完成之后，就需以各項操作的檢測結(jié)果對玻璃缺陷進行分析。在設(shè)計研發(fā)過程中，首先涉及的就是特征提取實現(xiàn)，然后將提取出來的數(shù)據(jù)送入全面、系統(tǒng)的分析進程，可以從劃痕、氣泡、玻璃碎3種缺陷的目標區(qū)域的性狀進行初步分析。實踐證明，基于幾何形狀基本上能夠識別出玻璃缺陷，但是玻璃缺陷還有很多，有些僅僅依靠幾何形狀很難得到甄別，因此還需要在現(xiàn)有圖像處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷地挖掘、改進與完善，同時尋求其它方法，比如可以根據(jù)各種玻璃缺陷產(chǎn)生的光學(xué)原理不同， 不同的缺陷的透光率不同，綜合調(diào)取灰度和形狀2個方面進行識別，這也是下一步的研究方向與發(fā)展重點。

1.2 編程技術(shù)應(yīng)用

編程技術(shù)作為工業(yè)發(fā)展中的一項重要技術(shù)，在各類實測檢驗中發(fā)揮著不可替代的作用。將計算機圖像處理技術(shù)與編程技術(shù)有效融合后應(yīng)用到工業(yè)檢驗中，可以對工業(yè)檢驗形成巨大的原生推動力。實踐證明，將上述2項技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)檢驗中，對原料損壞部位和原料破損程度均將具有一定的分辨效應(yīng)。在具體應(yīng)用過程中，圖像處理技術(shù)首先是對原材料的相關(guān)數(shù)據(jù)信息實行提取導(dǎo)出，并在此基礎(chǔ)上將獲取到的信息以數(shù)字信號的方式呈現(xiàn)出來；其次，利用計算機技術(shù)對數(shù)字信號形式的數(shù)據(jù)信息選取控制操作，系統(tǒng)、完整地對原材料的運行狀態(tài)進行分析。從操作的整體流程角度來看，與傳統(tǒng)檢驗方式相比，這種檢驗方式更加簡單、便捷，檢驗效率和質(zhì)量也呈現(xiàn)明顯改觀。在這一過程中，圖像處理的功能主要就是將圖像轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字技術(shù)，將工業(yè)原料的圖像轉(zhuǎn)變?yōu)轱@示器的充分配比，以此來最大限度提升圖像顯示的精準度。通過圖像處理技術(shù)而成功確定原材料的顏色、形態(tài)、特征和紋理后，就可以在此基礎(chǔ)上對原材檢驗的技術(shù)狀態(tài)進行充分衡量。當(dāng)前，編程技術(shù)的主要規(guī)劃步驟可概述為：

1）用戶發(fā)出ASP文件的請求信息，瀏覽器將這個請求發(fā)送給服務(wù)器，用戶和服務(wù)器建立連接；

2）服務(wù)器接收請求并根據(jù)其后綴識別有關(guān)的ASP程序，再將其從相應(yīng)的目錄中提取出來或從緩存中提取出來；

3）服務(wù)器端接收ASP文件之后，對其給出解釋執(zhí)行，并根據(jù)ASP命令的要求生成一定的靜態(tài)HTML頁面；

4）用戶瀏覽器解釋并顯示該HTML文件。

通過如上步驟，可以進一步提升工業(yè)檢驗效果。

1.3 編程圖像分辨

類似圖像法和函數(shù)圖像法是當(dāng)前編程圖像分辨的2個主要方法。其中，類似圖像法主要是指將2個相類似的編程圖像進行融合，通過對圖像體態(tài)、性狀進行分析、總結(jié)的基礎(chǔ)上，探索2個圖像內(nèi)在的分類標準要求。通常情況下，利用類似圖像法完成檢驗之后，可以利用函數(shù)圖像統(tǒng)計的方式，將檢驗過程中涉及的某些環(huán)節(jié)輔助以加工完善，以此來提高該方法的分辨效率。而函數(shù)圖像法則屬于一種模糊的形態(tài)，利用該方法進行檢驗時，對于圖像內(nèi)容的表現(xiàn)方式，將主要是以數(shù)據(jù)流線為主。采用這種方法對工業(yè)圖像進行處理，可以進一步提升圖像處理的清晰度。但是，由于函數(shù)圖像法在使用過程中獨立調(diào)動的因素相對較多，所以，整個檢驗過程仍顯繁瑣，目前尚未進入廣泛普及應(yīng)用。

目前，隨著國家對工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展重視程度的不斷提高，工業(yè)環(huán)境持續(xù)發(fā)生變化，先進技術(shù)和設(shè)備的引進力度也在不斷加大。在這種情況下，傳統(tǒng)原料面臨著嚴峻考驗，而圖像處理技術(shù)的加入，不僅優(yōu)質(zhì)改進了原材料顏色、紋理的提取效率，而且為檢驗效果也提供了基礎(chǔ)保障?？梢灶A(yù)見，在未來的時間里，圖像處理技術(shù)必定會成為工業(yè)檢驗發(fā)展的一個主流首選潮流趨勢。

2 計算機圖像處理技術(shù)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)及軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用

計算機圖像處理技術(shù)不僅在工業(yè)檢驗中得到廣泛應(yīng)用，在其它社會領(lǐng)域的發(fā)展中也有著高度關(guān)鍵的現(xiàn)實作用，比如說，農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事領(lǐng)域等，具體論述如下。

2.1 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域檢驗中的應(yīng)用

就當(dāng)前圖像處理技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域檢驗中的應(yīng)用來看，對于被檢測項目的圖像分析，所利用的技術(shù)通常是以紅外線和模擬攝像機為主，檢驗內(nèi)容重點包括外貌性狀和實踐缺陷。檢驗完成之后，可通過檢驗結(jié)果將被檢測項目構(gòu)建效果分類，并將與產(chǎn)品相關(guān)的所有圖像組合在一起，形成圖像數(shù)據(jù)庫，以此來作為對產(chǎn)品定位分析的掌判依據(jù)。實踐證明，圖像處理技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域檢驗中的應(yīng)用，可以在更大范圍內(nèi)提高檢驗結(jié)果的準確性，有利于檢驗人員及時發(fā)現(xiàn)檢測項目中的隱性問題，因而在農(nóng)作物質(zhì)量與生長健康性檢測中發(fā)揮著顯著有益的積極作用。

2.2 在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域校驗中的應(yīng)用

近年來，圖像處理技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的導(dǎo)引作用也正逐漸凸顯出來。就圖像處理在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域檢驗中的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，目前其作用主要集中在圖像的獲取、整理和輸出上。在此過程中，各個環(huán)節(jié)的實現(xiàn)均需依賴計算機技術(shù)的專業(yè)支持，輻射的內(nèi)容類別整體上包括圖像轉(zhuǎn)變、圖像復(fù)原、圖像數(shù)字化以及圖像壓縮等。通過計算機處理后的圖像信息，可以將醫(yī)學(xué)上所需處理的問題達到可行性生動展示，同時更能一并得到顯像直觀、且更加準確的功能效果。

2.3 在軍事領(lǐng)域檢驗中的應(yīng)用

軍事領(lǐng)域也是圖像處理技術(shù)的一個應(yīng)用范圍，在軍事領(lǐng)域檢驗工作中，圖像處理技術(shù)主要應(yīng)用在對遙感圖像的處理上，圖像處理完成之后，還要通過對處理結(jié)果的分析進行目標定位，這些內(nèi)容在現(xiàn)代軍事訓(xùn)練中均屬發(fā)展必須和創(chuàng)新必要的。將圖像處理技術(shù)應(yīng)用到如上領(lǐng)域工作中，不僅可以為軍事檢驗工作提供技術(shù)支持，而且還可以全面提升檢驗效果，對于促進軍事現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展起到了主導(dǎo)重要的推動作用。

3 結(jié)束語

綜上所述，從本文的分析可以看出，圖像處理技術(shù)在工業(yè)檢驗中的應(yīng)用，可以整體提升工業(yè)企業(yè)的發(fā)展環(huán)境，提高檢驗效率，同時也可以使檢驗結(jié)果更趨于科學(xué)性和準確性，為我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了理想堅實基礎(chǔ)。然而，隨著近幾年工業(yè)原料不斷更新?lián)Q代，現(xiàn)有圖像處理和編程技術(shù)的手段功能已然無法滿足當(dāng)下工業(yè)原料的檢驗需求。由此引發(fā)的問題多集中在對原料全面檢測未致充分、圖像分析結(jié)果未臻精準、部分圖像處理程序繁瑣等。針對這些技術(shù)性問題，研究人員需要對圖像處理和編程技術(shù)進行升級完善，并將3D圖像處理技術(shù)和預(yù)測圖像分析技術(shù)作為工業(yè)原料分析技術(shù)的未來發(fā)展趨勢，以此來對圖像處理技術(shù)構(gòu)建連續(xù)性的創(chuàng)新與優(yōu)化前景空間，使其滿足工業(yè)檢驗的重點發(fā)展需求。

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