【机房设备模拟仪表数据智能识别算法设计与实现开题报告4800字】

机房设备模拟仪表数据智能识别算法设计与实现一、选题背景、研究意义及文献综述1.选题背景现代仪表主要分为模拟式和数字式两类。在大批量的仪表检定中，若采用传统方式的人眼识读，不仅效率低、工作量大，而且还存在较大的估读误差。因此，加快仪表的自动化是当前制造行业需要迫切解决的问题。一般有两种方案可以采用:一种是集位移传感器（光栅、容栅、电感等)、控制、显示与存储等单元于一体的数字式百分表，另外一种就是采用机器视觉技术对机械式的模拟百分表进行自动化识读。由于带指针的模拟式仪表是很多企业特别是传统制造企业使用得非常广泛的一类，于是在已有基础上通过图像识别方法识读表盘是成本相对较低的一种方法。本文提出了一种将数字刻度等不同部分分割后，再进行综合识读的方法，对表盘与指针具有较好的识读效果。2.研究意义随着科学技术进步,检测标准管理水平提高,检测技术不断向自动化,集成化,智能化方向发展,一些传统的手工检测方式不断被改变.百分表在测量等许多行业使用广泛,百分表的标定任务量大.传统的手工检测方式重复劳动多,检测结果对操作人员水平依赖性强,检定装置不确定度大,效率相对较低.设计一套能够自动检测百分表的高精度检测系统对检测有着应用价值.可以提高检测水平和管理水平,降低劳动强度。压力表也是液压系统中检测压力的常用仪器，通过压力表实时检测液压系统管路的压力，可随时判断液压系统的安全性，因此压力检测在液压系统中占有重要地位。目前压力表计量检测过程中常采用人工读数，人工读数效率低而且易受操作者个体因素以及光照环境等诸多不确定条件影响，采用机器视觉自动识别读数可以减小读数误差、节省时间、提高效率、进行实时监测，因此研究仪表的自动识别算法具有重要的意义。3.文献综述在工业生产中仪表分为数显式和指针式两种，其中指针式仪表虽然比数显式仪表早出现，但是指针式仪表在现代依然广泛使用，因为数显式、电子式仪表容易发生故障，而指针式仪表却在抗干扰能力、结构和成本方面都有显著的优势，因而被广泛应用于社会的诸多领域。指针式仪表在传统的人工判读过程中，会因注意力不集中、视觉疲劳等原因造成误读。此外，在工况恶劣、安全风险高的场所(强辐射、高温、化工场所等)，并不适合人工观测读取仪表数据。因此，进行指针式仪表的自动检测和读数研究具有重要意义。（以下分析补：从国内文献开始叙述，到国外文献结束,参考样例）3.1流程图分析获得参考图像和待配准图像的特征点后.接下来进行特征匹配寻找两幅图像中的相似特征点，以定位仪表所在位置.常用的方法有:相关系数法、欧式距离法、不变距、Hausdorfr距离等:在导入模板图片和待测图片之后得到的特征点有关信息中。[1]特征向量包含了特征点周围邻域的信息:在实际工程中。[2]电气设备温度检测和仪表读数智能识别在智能电网的建设中占有重要地位:本文基于SURF特征检测提出了--种变电站电气设备定位算法:该算法充分利用图像原始信息.[3]可以在不同光照和不同拍摄角度下实现图像特征点精确配准,解决了变电站设备巡检过程中电气设备精准定位的难题。经变电站实地检测.该算法速度快、鲁棒性好.具有较强的实用价值。[4]在不同的系统中，图像处理的目的不同，其流程也不同。[5]在本系统中，图像处理的最终目的是进行目标定位，以提取目标特征。[6]目标定位的根本方法是图像分割。由于背景图像的复杂性，在进行图像分割之前必须进行滤波和增强处理，提高图像的质量，同吋需要检测原始图像的倾斜度，并加以校正，以提高图像分割的准确率。[7]对含有左右边框的图像进行垂直投影，统计各列的像素个数这样子在投影图象中，就会出现左右边框和字符的垂直投影图，字符投影宽度比左右边框要大很多，而且左右边框分布在字符的两边。设置行扫描线对投影图象进行行扫描，设定垂直投影的字符宽度阈值，给一个阈值范围±，判断检测到的字符包括边框投影的宽度是否在此范围内，一般情况下，边框的宽度远远小于此阈值，比较容易去除。系统的总体架构如图3-1所示，从图中可知，智能监控系统采用网络摄像机，使用交换机将网络摄像机的视频流回传到视频处理机中，在视频处理机中完成仪表数字的识别并将监控视频和处理结果显示到PC查询终端上。3.2功能分析根据智能监控系统的功能分析和目标需求，本文将智能监控系统划分为五个个模块：监控界面、视频播放、字符识别、字符识别结果显示和报表保存。智能监控系统总体功能划分如图。这三个模块中，摄像机接收模块需要写入图像数据，视频显示模块和字符识别模块需要读取图像数据，由于三个模块的执行是完全并行的，所以，必须使用线程同步技术对这三个模块进行同步，以免发生数据访问冲突。这三个模块对图像数据的访问多线程同步有临界区、互斥量、信号量和事件四种实现方法，这四种实现方法互斥量、信号量、事件都可以解决不同进程间的线程同步问题。而临界区对象不能实现跨进程间的数据同步操作。互斥量和临界区很相似，但互斥量可以在不同进程间使用，而临界区只能在同一个进程内使用。因此，互斥量的创建开销比临界区大，速度比临界区慢。互斥量可以指定共享资源以独占的方式使用。信号量是一种具有有限数量用户资源的资源计数器。3.3算法分析对二值化后的图像进行水平投影，目的是剔除水平方向上的杂点。水平投影如图3所示。可根据仪表中原始图像的高度以及数字的行数，计算出每行的大致高度，然后对每行的数字的高度进行判断，即可剔除水平方向上的杂点。图像分割是一种重要的图像技术，在理论研究和实际应用中都得到了人们的广泛重视。图像分割的方法和种类有很多，有些分割运算可直接应用于任何图像，而另一些只能适用于特殊类别的图像。有些算法需要先对图像进行粗分割，因为他们需要从图像中提取出来的信息。例如，可以对图像的灰度级设置门限的方法分割。值得提出的是，没有唯一的标准的分割方法。许多不同种类的图像或景物都可作为待分割的图像数据，不同类型的图像，已经有相对应的分割方法对其分割，同时，某些分割方法也只是适合于某些特殊类型的图像分割。分割结果的好坏需要根据具体的场合及要求衡量。图像分割是从图像处理到图像分析的关键步骤，可以说，图像分割结果的好坏直接影响对图像的理解。MFC提供了CCriticalSection类表示临界区，CCriticalSection类提供的Lock函数和Unlock函数分别表示了临界区操作的两个原语EnterCriticalSection和LeaveCriticalSection。分别在进入图像接收模块，图像显示模块和字符识别模块时，需要使用CCriticalSection类的Lock函数进行锁定，退出模块是使用UnLock接触锁定。3.4相关软件界面本文在进行图像分割时选用投影分割法，并对其进行优化，设计了1套完整的分割方案，对解决工业现场的实际仪表分割问题具有很好的效果。将垂直投影后的图像进行区域分割。对于数显仪表来说，数码管图像本身有一定的倾斜，而且小数点的存在经常会遇到数字粘连的情况，导致用像素为零作为字符的分割点不能正确分割的情况，本文选取自适应的像素点作为分割点。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题2.1主要研究内容本文对指针式仪表的识别问题进行了研究，提出了Canny算子与Hough变换相结合的智能识别方法。对于采集到的仪表指针表盘的图像数据，先进行图像预处理，增强图像并去除噪声干扰，再进行基于Canny算子的高性能边缘检测，得到指针的轮廓特征图像，然后利用Hough变换检测直线能检测出图像中指针直线，最后根据指针直线的倾角得到指针的实际偏转角度并转化出实际的指针读数。2.2拟解决的主要问题对其中的指针图像的提取提出了改进、优化意见，实验结果表明优化方法提高了指针识别的实时性和可靠性，面向指针式仪表的数字信息提取算法的设计与实现有助于加快推进工业化与信息化的融合，提高自主创新能力。三、研究步骤、方法3.1研究步骤：首先设计了一套可以识别仪器仪表数字的智能监控系统。其次将系统可以将在智能监控系统软件上播放摄像机传回的网络视频流，设置需要识别的仪表区域并用计算机实时完成仪器仪表数字的识别。最后将识别的结果实时显示到监控软件的界面上。3.2研究方法：文献研究法。本文在写作的过程中，充分利用了中国期刊网等网络资源关于设备模拟仪表数据研究的文献和资料。通过大量收集和整理近5年国内设备模拟仪表数据专家学者的研究成果，实现对设备模拟仪表数据有关理论的基本认知，了解我国设备模拟仪表数据的发展状况，从而明确本文的研究方向和重点。理论与实际相结合方法。通过理论与实际结合分析，保障了设备模拟仪表数据研究材料的丰富性、研究对策的实践性、研究结果的真实性。四、研究工作进度计划周次起止日期工作内容具体要求162021.12.20-24熟悉题目；文献调研按要求查阅中国知网和会议文献172021.12.27-31文献分析；调研企业产品和软件文档查阅文献，调研同类商品软件寒假第1周2022.1.4-7启动岗位实习课程任务；分析归纳各种文献资料，写出开题报告初稿；查阅外文文献；毕业设计开题修改和外文翻译；在企业开展6周的岗位实习。联系企业；整理文献，写开题报告初稿寒假第2周2022.1.10-14岗位实习；汇报开题报告寒假第3周2022.1.17-21岗位实习；修改开题报告寒假第4周2022.1.24-28岗位实习；外文文献翻译12022.2.21-25岗位实习；外文文献翻译22022.2.28-3.4岗位实习总结；外文文献翻译32022.3.7-11系统分析；系统需求分析42022.3.14-18开题报告答辩。开题报告答辩52022.3.21-25完成系统分析完成系统分析62022.3.28-4.1系统设计上交岗位实习装订材料；设计系统管理流程72022.4.4-8系统设计设计数据库82022.4.11-15系统设计设计管理流程92022.4.18-22系统实现；实现功能模块；102022.4.25-29系统实现；毕业设计中期检查实现功能模块；中期检查112022.5.2-6系统实现实现功能模块122022.5.9-13系统实现实现功能模块132022.5.16-20系统实现实现功能模块142022.5.22-27系统测试和完善；撰写毕业论文系统初验；撰写毕业论文152022.5.30-6.2系统验收系统验收和答辩；提交毕业论文162022.6.6-10论文答辩准备论文答辩材料172022.6.13-17论文答辩答辩后完善论文；整理毕业设计资料182022.6.20-24资料归档按要求归档所有资料五、主要参考文献[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]黄颖怡,汪仁煌，岳利军.机器视觉仪表识别方法的研究进展[J].自动化仪表,2009,30(8):58-60.[4]周长红，刘敬彪.智能抄表系统的设计和实现[J].现代电子技术,2004,27(5):35-36..[5]宋磊，黄祥林,沈兰荪.视频监控系统概述[J].测控技术，2003,22(5):33-35.[6]乔彩风，宋世军，何忠.数字视频监控系统的智能化实现[J].计算机与现代化,2008(12):45-48.[7]BelkJH,GastonMT.Foreignobjectvideodetectionandalertsystemandmethod:U.S.Patent6,064,429[P].2000-5-16.[8]CoverT，HartP.Nearestneighborpatternclassification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