【機房設(shè)備模擬儀表數(shù)據(jù)智能識別算法設(shè)計與實現(xiàn)開題報告4800字】

機房設(shè)備模擬儀表數(shù)據(jù)智能識別算法設(shè)計與實現(xiàn)一、選題背景、研究意義及文獻綜述1.選題背景現(xiàn)代儀表主要分為模擬式和數(shù)字式兩類。在大批量的儀表檢定中，若采用傳統(tǒng)方式的人眼識讀，不僅效率低、工作量大，而且還存在較大的估讀誤差。因此，加快儀表的自動化是當前制造行業(yè)需要迫切解決的問題。一般有兩種方案可以采用:一種是集位移傳感器（光柵、容柵、電感等)、控制、顯示與存儲等單元于一體的數(shù)字式百分表，另外一種就是采用機器視覺技術(shù)對機械式的模擬百分表進行自動化識讀。由于帶指針的模擬式儀表是很多企業(yè)特別是傳統(tǒng)制造企業(yè)使用得非常廣泛的一類，于是在已有基礎(chǔ)上通過圖像識別方法識讀表盤是成本相對較低的一種方法。本文提出了一種將數(shù)字刻度等不同部分分割后，再進行綜合識讀的方法，對表盤與指針具有較好的識讀效果。2.研究意義隨著科學技術(shù)進步,檢測標準管理水平提高,檢測技術(shù)不斷向自動化,集成化,智能化方向發(fā)展,一些傳統(tǒng)的手工檢測方式不斷被改變.百分表在測量等許多行業(yè)使用廣泛,百分表的標定任務(wù)量大.傳統(tǒng)的手工檢測方式重復勞動多,檢測結(jié)果對操作人員水平依賴性強,檢定裝置不確定度大,效率相對較低.設(shè)計一套能夠自動檢測百分表的高精度檢測系統(tǒng)對檢測有著應(yīng)用價值.可以提高檢測水平和管理水平,降低勞動強度。壓力表也是液壓系統(tǒng)中檢測壓力的常用儀器，通過壓力表實時檢測液壓系統(tǒng)管路的壓力，可隨時判斷液壓系統(tǒng)的安全性，因此壓力檢測在液壓系統(tǒng)中占有重要地位。目前壓力表計量檢測過程中常采用人工讀數(shù)，人工讀數(shù)效率低而且易受操作者個體因素以及光照環(huán)境等諸多不確定條件影響，采用機器視覺自動識別讀數(shù)可以減小讀數(shù)誤差、節(jié)省時間、提高效率、進行實時監(jiān)測，因此研究儀表的自動識別算法具有重要的意義。3.文獻綜述在工業(yè)生產(chǎn)中儀表分為數(shù)顯式和指針式兩種，其中指針式儀表雖然比數(shù)顯式儀表早出現(xiàn)，但是指針式儀表在現(xiàn)代依然廣泛使用，因為數(shù)顯式、電子式儀表容易發(fā)生故障，而指針式儀表卻在抗干擾能力、結(jié)構(gòu)和成本方面都有顯著的優(yōu)勢，因而被廣泛應(yīng)用于社會的諸多領(lǐng)域。指針式儀表在傳統(tǒng)的人工判讀過程中，會因注意力不集中、視覺疲勞等原因造成誤讀。此外，在工況惡劣、安全風險高的場所(強輻射、高溫、化工場所等)，并不適合人工觀測讀取儀表數(shù)據(jù)。因此，進行指針式儀表的自動檢測和讀數(shù)研究具有重要意義。（以下分析補：從國內(nèi)文獻開始敘述，到國外文獻結(jié)束,參考樣例）3.1流程圖分析獲得參考圖像和待配準圖像的特征點后.接下來進行特征匹配尋找兩幅圖像中的相似特征點，以定位儀表所在位置.常用的方法有:相關(guān)系數(shù)法、歐式距離法、不變距、Hausdorfr距離等:在導入模板圖片和待測圖片之后得到的特征點有關(guān)信息中。[1]特征向量包含了特征點周圍鄰域的信息:在實際工程中。[2]電氣設(shè)備溫度檢測和儀表讀數(shù)智能識別在智能電網(wǎng)的建設(shè)中占有重要地位:本文基于SURF特征檢測提出了--種變電站電氣設(shè)備定位算法:該算法充分利用圖像原始信息.[3]可以在不同光照和不同拍攝角度下實現(xiàn)圖像特征點精確配準,解決了變電站設(shè)備巡檢過程中電氣設(shè)備精準定位的難題。經(jīng)變電站實地檢測.該算法速度快、魯棒性好.具有較強的實用價值。[4]在不同的系統(tǒng)中，圖像處理的目的不同，其流程也不同。[5]在本系統(tǒng)中，圖像處理的最終目的是進行目標定位，以提取目標特征。[6]目標定位的根本方法是圖像分割。由于背景圖像的復雜性，在進行圖像分割之前必須進行濾波和增強處理，提高圖像的質(zhì)量，同吋需要檢測原始圖像的傾斜度，并加以校正，以提高圖像分割的準確率。[7]對含有左右邊框的圖像進行垂直投影，統(tǒng)計各列的像素個數(shù)這樣子在投影圖象中，就會出現(xiàn)左右邊框和字符的垂直投影圖，字符投影寬度比左右邊框要大很多，而且左右邊框分布在字符的兩邊。設(shè)置行掃描線對投影圖象進行行掃描，設(shè)定垂直投影的字符寬度閾值，給一個閾值范圍±，判斷檢測到的字符包括邊框投影的寬度是否在此范圍內(nèi)，一般情況下，邊框的寬度遠遠小于此閾值，比較容易去除。系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖3-1所示，從圖中可知，智能監(jiān)控系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)攝像機，使用交換機將網(wǎng)絡(luò)攝像機的視頻流回傳到視頻處理機中，在視頻處理機中完成儀表數(shù)字的識別并將監(jiān)控視頻和處理結(jié)果顯示到PC查詢終端上。3.2功能分析根據(jù)智能監(jiān)控系統(tǒng)的功能分析和目標需求，本文將智能監(jiān)控系統(tǒng)劃分為五個個模塊：監(jiān)控界面、視頻播放、字符識別、字符識別結(jié)果顯示和報表保存。智能監(jiān)控系統(tǒng)總體功能劃分如圖。這三個模塊中，攝像機接收模塊需要寫入圖像數(shù)據(jù)，視頻顯示模塊和字符識別模塊需要讀取圖像數(shù)據(jù)，由于三個模塊的執(zhí)行是完全并行的，所以，必須使用線程同步技術(shù)對這三個模塊進行同步，以免發(fā)生數(shù)據(jù)訪問沖突。這三個模塊對圖像數(shù)據(jù)的訪問多線程同步有臨界區(qū)、互斥量、信號量和事件四種實現(xiàn)方法，這四種實現(xiàn)方法互斥量、信號量、事件都可以解決不同進程間的線程同步問題。而臨界區(qū)對象不能實現(xiàn)跨進程間的數(shù)據(jù)同步操作?；コ饬亢团R界區(qū)很相似，但互斥量可以在不同進程間使用，而臨界區(qū)只能在同一個進程內(nèi)使用。因此，互斥量的創(chuàng)建開銷比臨界區(qū)大，速度比臨界區(qū)慢。互斥量可以指定共享資源以獨占的方式使用。信號量是一種具有有限數(shù)量用戶資源的資源計數(shù)器。3.3算法分析對二值化后的圖像進行水平投影，目的是剔除水平方向上的雜點。水平投影如圖3所示?？筛鶕?jù)儀表中原始圖像的高度以及數(shù)字的行數(shù)，計算出每行的大致高度，然后對每行的數(shù)字的高度進行判斷，即可剔除水平方向上的雜點。圖像分割是一種重要的圖像技術(shù)，在理論研究和實際應(yīng)用中都得到了人們的廣泛重視。圖像分割的方法和種類有很多，有些分割運算可直接應(yīng)用于任何圖像，而另一些只能適用于特殊類別的圖像。有些算法需要先對圖像進行粗分割，因為他們需要從圖像中提取出來的信息。例如，可以對圖像的灰度級設(shè)置門限的方法分割。值得提出的是，沒有唯一的標準的分割方法。許多不同種類的圖像或景物都可作為待分割的圖像數(shù)據(jù)，不同類型的圖像，已經(jīng)有相對應(yīng)的分割方法對其分割，同時，某些分割方法也只是適合于某些特殊類型的圖像分割。分割結(jié)果的好壞需要根據(jù)具體的場合及要求衡量。圖像分割是從圖像處理到圖像分析的關(guān)鍵步驟，可以說，圖像分割結(jié)果的好壞直接影響對圖像的理解。MFC提供了CCriticalSection類表示臨界區(qū)，CCriticalSection類提供的Lock函數(shù)和Unlock函數(shù)分別表示了臨界區(qū)操作的兩個原語EnterCriticalSection和LeaveCriticalSection。分別在進入圖像接收模塊，圖像顯示模塊和字符識別模塊時，需要使用CCriticalSection類的Lock函數(shù)進行鎖定，退出模塊是使用UnLock接觸鎖定。3.4相關(guān)軟件界面本文在進行圖像分割時選用投影分割法，并對其進行優(yōu)化，設(shè)計了1套完整的分割方案，對解決工業(yè)現(xiàn)場的實際儀表分割問題具有很好的效果。將垂直投影后的圖像進行區(qū)域分割。對于數(shù)顯儀表來說，數(shù)碼管圖像本身有一定的傾斜，而且小數(shù)點的存在經(jīng)常會遇到數(shù)字粘連的情況，導致用像素為零作為字符的分割點不能正確分割的情況，本文選取自適應(yīng)的像素點作為分割點。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題2.1主要研究內(nèi)容本文對指針式儀表的識別問題進行了研究，提出了Canny算子與Hough變換相結(jié)合的智能識別方法。對于采集到的儀表指針表盤的圖像數(shù)據(jù)，先進行圖像預(yù)處理，增強圖像并去除噪聲干擾，再進行基于Canny算子的高性能邊緣檢測，得到指針的輪廓特征圖像，然后利用Hough變換檢測直線能檢測出圖像中指針直線，最后根據(jù)指針直線的傾角得到指針的實際偏轉(zhuǎn)角度并轉(zhuǎn)化出實際的指針讀數(shù)。2.2擬解決的主要問題對其中的指針圖像的提取提出了改進、優(yōu)化意見，實驗結(jié)果表明優(yōu)化方法提高了指針識別的實時性和可靠性，面向指針式儀表的數(shù)字信息提取算法的設(shè)計與實現(xiàn)有助于加快推進工業(yè)化與信息化的融合，提高自主創(chuàng)新能力。三、研究步驟、方法3.1研究步驟：首先設(shè)計了一套可以識別儀器儀表數(shù)字的智能監(jiān)控系統(tǒng)。其次將系統(tǒng)可以將在智能監(jiān)控系統(tǒng)軟件上播放攝像機傳回的網(wǎng)絡(luò)視頻流，設(shè)置需要識別的儀表區(qū)域并用計算機實時完成儀器儀表數(shù)字的識別。最后將識別的結(jié)果實時顯示到監(jiān)控軟件的界面上。3.2研究方法：文獻研究法。本文在寫作的過程中，充分利用了中國期刊網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)資源關(guān)于設(shè)備模擬儀表數(shù)據(jù)研究的文獻和資料。通過大量收集和整理近5年國內(nèi)設(shè)備模擬儀表數(shù)據(jù)專家學者的研究成果，實現(xiàn)對設(shè)備模擬儀表數(shù)據(jù)有關(guān)理論的基本認知，了解我國設(shè)備模擬儀表數(shù)據(jù)的發(fā)展狀況，從而明確本文的研究方向和重點。理論與實際相結(jié)合方法。通過理論與實際結(jié)合分析，保障了設(shè)備模擬儀表數(shù)據(jù)研究材料的豐富性、研究對策的實踐性、研究結(jié)果的真實性。四、研究工作進度計劃周次起止日期工作內(nèi)容具體要求162021.12.20-24熟悉題目；文獻調(diào)研按要求查閱中國知網(wǎng)和會議文獻172021.12.27-31文獻分析；調(diào)研企業(yè)產(chǎn)品和軟件文檔查閱文獻，調(diào)研同類商品軟件寒假第1周2022.1.4-7啟動崗位實習課程任務(wù)；分析歸納各種文獻資料，寫出開題報告初稿；查閱外文文獻；畢業(yè)設(shè)計開題修改和外文翻譯；在企業(yè)開展6周的崗位實習。聯(lián)系企業(yè)；整理文獻，寫開題報告初稿寒假第2周2022.1.10-14崗位實習；匯報開題報告寒假第3周2022.1.17-21崗位實習；修改開題報告寒假第4周2022.1.24-28崗位實習；外文文獻翻譯12022.2.21-25崗位實習；外文文獻翻譯22022.2.28-3.4崗位實習總結(jié)；外文文獻翻譯32022.3.7-11系統(tǒng)分析；系統(tǒng)需求分析42022.3.14-18開題報告答辯。開題報告答辯52022.3.21-25完成系統(tǒng)分析完成系統(tǒng)分析62022.3.28-4.1系統(tǒng)設(shè)計上交崗位實習裝訂材料；設(shè)計系統(tǒng)管理流程72022.4.4-8系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計數(shù)據(jù)庫82022.4.11-15系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計管理流程92022.4.18-22系統(tǒng)實現(xiàn)；實現(xiàn)功能模塊；102022.4.25-29系統(tǒng)實現(xiàn)；畢業(yè)設(shè)計中期檢查實現(xiàn)功能模塊；中期檢查112022.5.2-6系統(tǒng)實現(xiàn)實現(xiàn)功能模塊122022.5.9-13系統(tǒng)實現(xiàn)實現(xiàn)功能模塊132022.5.16-20系統(tǒng)實現(xiàn)實現(xiàn)功能模塊142022.5.22-27系統(tǒng)測試和完善；撰寫畢業(yè)論文系統(tǒng)初驗；撰寫畢業(yè)論文152022.5.30-6.2系統(tǒng)驗收系統(tǒng)驗收和答辯；提交畢業(yè)論文162022.6.6-10論文答辯準備論文答辯材料172022.6.13-17論文答辯答辯后完善論文；整理畢業(yè)設(shè)計資料182022.6.20-24資料歸檔按要求歸檔所有資料五、主要參考文獻[1]RodriguezFMartin.NewAdvancesinAutomaticReadingofVLP's，Proc.SPC-2000(IASTED),arbella,Spain,2000:126-131[2]AricaN，Yarman-VuralFT.Anoverviewofcharacterrecognitionfocusedonoff-linehandwriting[J].Systems,Man,andCybernetics,PartC:ApplicationsandReviews,IEEETransactionson,2001,31(2):216-233.[3]黃穎怡,汪仁煌，岳利軍.機器視覺儀表識別方法的研究進展[J].自動化儀表,2009,30(8):58-60.[4]周長紅，劉敬彪.智能抄表系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2004,27(5):35-36..[5]宋磊，黃祥林,沈蘭蓀.視頻監(jiān)控系統(tǒng)概述[J].測控技術(shù)，2003,22(5):33-35.[6]喬彩風，宋世軍，何忠.數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化實現(xiàn)[J].計算機與現(xiàn)代化,2008(12):45-48.[7]BelkJH,GastonMT.Foreignobjectvideodetectionandalertsystemandmethod:U.S.Patent6,064,429[P].2000-5-16.[8]CoverT，HartP.Nearestneighborpatternclassification[J].InformationTheory，IEEETransactionson,1967,13(1):21-27.[9]趙榮樁.電子閱讀筆中的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西北工業(yè)大學2006.20-21[10]李盛陽，葉梧,馮穗利.基于Hough變換的視覺識別方法在儀表自動檢測中的應(yīng)用研究[J].科學技術(shù)與工程,2005,5(2):82-85.[11]岳國義，李寶樹，趙書濤.智能型指針式儀表識別系統(tǒng)的研究[J].儀器儀表學報,2003(z2):430-431.[12]于志強、海洋環(huán)境在線監(jiān)測與實時信息發(fā)布系統(tǒng)的研究:[碩士學位論文].濟南:山東大學，2007[13]常青.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計:[碩士學位論文].成都:電子科技大學,2012[14]秦朝.基于物聯(lián)網(wǎng)的無線氣象監(jiān)測系統(tǒng)研究與實現(xiàn):[碩士學位論文].武漢:華中科技大學，2012[15]王文博.面向大氣環(huán)境監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究:[碩士學位論文].長春:吉林大學，2014[16]陳跡，杜尚豐，基于GPRS的遠程數(shù)據(jù)測量系統(tǒng).見:紀念中國農(nóng)業(yè)工程學會成立30周年暨中國農(nóng)業(yè)工程學會2009年學術(shù)年會(CSAE2009)論文集，2009[17]楊龍頻,周林.依托無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實時醫(yī)療健康監(jiān)測系統(tǒng).中國衛(wèi)生信息管理雜志，2013(6):485~489[18]周治緊，李玉鎰.基于投影歸一化的字符特征提取方法[J].計算機工程，2006,32(2):.197-199.[19]吳成東，劉文涵，傅小菲，等