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计算机视觉技术在自动化中的应用

闫浩 李鸿 李欣哲

北方自动控制技术研究所,山西太原,030006

摘要: 计算机视觉技术在视觉分析过程中可以结合图像、数据获得信息,应用在自动化系统中,能丰富自动化系统的功能,满足不同场景的应用需要。本文对该技术在自动化中的应用展开分析,对医疗、农业、工业上的应用进行探索,分析计算机视觉技术的应用方式。
关键词: 计算机视觉技术;自动化技术;工业;农业
DOI:10.12721/ccn.2022.157048
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引言:计算机视觉技术能完成对图像信息的分析和识别,解析图像中的信息,在很多领域中已经发挥了十分重要的作用。在自动化技术中,计算机视觉技术已经成为不可缺少的技术,能提升自动化系统的工作效率和灵活性,扩展自动化技术功能。

1 计算机视觉技术概述

1.1 计算机视觉技术内涵

计算机视觉实际是利用计算机及系统分析图像、数据、信息,利用数据统计、审计网络实现计算机对视觉信息的理解,从而满足图像数据的采集和处理需求。 可以实现对各种指标的判断和记录信息,解读图像中的内容,为其他工作提供信息支持[1]。目前的计算机视觉技术以智能技术作为基础,开发专门的算法进行图像内容分析,应用过程中需要专门建立数据中心,方便日常数据储存和调用。除了分析工作,目前计算机视觉技术也发展出图像构建功能,可以利用数据建立模拟分析场景,从而满足技术的应用需求。

1.2 计算机视觉技术的应用价值

使用计算机视觉技术实现了对人视觉感官的模拟,丰富了扫描图像的功能,可以自动实现对各类图像信息的识别,比如进行人脸识别,可以提升公共管理效率,也降低相关工作人员的压力。目前在工业、农业、医疗行业都开始大量使用计算机视觉技术,能提升各类机械的工作效率,及时进行图像和信息的反馈,推动了自动化技术的快速发展。

2 医学自动化中的应用

2.1 识别药物和判断病情

医疗领域中,医疗自动化技术是医疗技术的全新发展方向,并在开发过程中对计算机视觉技术的应用越来越频繁。目前的X光检查可以通过计算机自动完成,方便医生快速了解病人病情,利用视觉信息进行更为精确的判断。药物识别技术可以应用药物运输工作中,能准确检测和识别药物包装,方便将药物运输到特定位置[2]。信息系统可以传递高分辨率的药物信息,自动判断是否存在不安全药物,加强药物的分类、隔离贡藕,提升药物选择的精确性。

2.2 检测细胞形态和自动进行细胞计数

细胞形态检测可以根据细胞的颜色进行识别,确定细胞为红细胞或者白细胞,利用RGB图像技术就能确定细胞的种类。进一步利用像素形态学,可以确定癌细胞在血液中是否存在,也能根据细胞的尺寸、表面变化,确定细胞是否为致癌细胞。对细胞的自动计数能方便医疗人员计数工作,计数主要利用电阻原理和光学扩散法,通过图像分析也能实现对各类细胞的识别,根据相关数据可以进行病情诊断,获取细胞特性,提升对病例的分析能力。

3 农业自动化中的应用

3.1 田间作物识别

农业生产中已经开始大量使用机器人代替人进行田间巡视,获得了较高的工作效率,为进一步发挥机器人的作用,以及强化对农田的监控,可以通过实时获取田地的图像,根据获取的结果确定农田机器人和农作物之间的相对位置和相对距离。使用数据处理系统可以确定摄像中的作物信息和颜色值作为基本的识别条件,通过图像处理可以确定极限值,并且分析机器人和农作物的相对位置,合理控制机器人的走位。通过农业机器人在田间行走,能降低农业工人的压力,也能进一步减少人员对农作物的损害,同时日常工作也具有非常高的准确性。

3.2 农产品自动分类加工

在对农产品的分类加工中,使用计算机视觉技术可以直接进行不同种类、质量种子的分类筛选和无损分析,并结合智能技术,完成对种子生长状态、预期质量的分析,确定相关数据后,完成对种子的分类。该技术还能进行水果的质量监测和分类研究,方便自动进行水果的筛选,解决人工筛选工作压力大的问题。

3.3 农作物保护

农业生产中需要开展农作物保护工作,使用计算机视觉技术对保护农作物有着非常好的效果。利用图像处理,可以自动进行植物、杂草的识别,快速完成除草工作,给农作物创造更有利的生长条件。使用该技术也进一步实现了对农药的精确控制,可以控制农药计量,避免过度喷洒导致农作物死亡,提升农产品的安全性,对实现绿色农业,生态农业发挥了重要作用。

4 工业自动化中应用

4.1 焊接自动化

计算机视觉技术可以识别焊接状况,自动完成焊接参数的调整,保持稳定的焊接质量,减少人为因素对焊接质量的影响。焊接过程中可以进行仿真和数值分析,结合计算机视觉技术,可以进行复杂几何图形的焊接控制,更能根据焊接物件的状态确定温度、压力分布、参与压力等等,有效控制焊接疲劳等问题。视觉技术利用到焊接中能提升焊接工作的效率,满足工业生产对产量的需求,并减少了材料的浪费,满足工业生产一体化等有关需求[3]

4.2 测量部件精度

在对零部件的测量中,计算机视觉技术也可以发挥关键作用,该技术可以精确测定零部件的大小,通过光学系统、加工系统、照相系统和计算机就可以建立起测量检测系统。通过发射平行光线,通过显微镜投射到监测样本,接收到光信号之后就能对信息处理和分析,能够获得测量区的准确轮廓和位置信息。在测量过程中需要保证部件的稳定,避免由于晃动导致测量结果差异。

4.3 获得三维轮廓图

计算机视觉系统可以应用在自动化逆向工程中,通过3D数码测量系统获得零部件的轮廓坐标,并且能获得零部件的剖面图。该技术可以应用在逆向工程中,分析和测量样品的三位尺寸,获得生产数据。该技术也能对曲线进行处理分析,方便进行产品的加工。一般使用激光技术进行测量,通过将激光投射到物体表面,可以获得物体的深度和曲线变化,获得所需要的三维轮廓。

结束语:计算机视觉技术能提升工作效率,降低工作难度和提升控制精度,随着技术发展,在很多领域都会大量使用计算机视觉技术。技术人员应加强对视觉技术的开发和应用,改变传统生产模式,提升是自动化系统控制水平,满足对生产效率的要求。

参考文献:

[1]郭若玮. 计算机视觉技术在自动化中的应用分析[J]. 电子世界,2021(04):18-19.

[2]曹玉涛. 计算机视觉技术在自动化中的应用探析[J]. 中国新通信,2021,23(13):123-124.

[3]张鹏. 计算机视觉技术及其在自动化中的应用研究[J]. 北京印刷学院学报,2019,27(S1):11-13.