水銀溫度自動(dòng)視覺

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1、-基于視覺的水銀溫度計(jì)自動(dòng)檢測(cè)算法的研究摘要：本課題在高精確度溫度測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺測(cè)量技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究并制作基于計(jì)算機(jī)視覺測(cè)量的自動(dòng)溫度檢定系統(tǒng)。為了獲得相對(duì)于常規(guī)電測(cè)方法更高的溫度測(cè)量精確度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，直接采用一等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)作為溫度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于水銀溫度計(jì)示值的檢測(cè)采用數(shù)字?jǐn)z像頭成像，并利用圖像處理方法將刻度值和水銀柱的精確位置計(jì)算出來。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)的成像進(jìn)行處理，以獲得精確的溫度值。這其中包括圖像增強(qiáng)、圖像平滑、圖像閾值化、邊緣檢測(cè)等步驟。經(jīng)邊緣提取后，獲得標(biāo)

2、準(zhǔn)溫度計(jì)的刻度以及水銀柱頂點(diǎn)在圖像上的亞像素位置，經(jīng)計(jì)算獲得精確的溫度值。論文最后通過實(shí)驗(yàn)對(duì)一等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)進(jìn)行圖像處理得出數(shù)據(jù)并和人眼觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。關(guān)鍵詞：水銀溫度計(jì)邊緣檢測(cè)計(jì)算機(jī)視覺圖象處理1緒論1.1設(shè)計(jì)背景和意義溫度量值的測(cè)量廣泛應(yīng)用于國(guó)防、工農(nóng)業(yè)、日常生活等各個(gè)領(lǐng)域，尤其是中低溫測(cè)量應(yīng)用更加廣泛。因此如何對(duì)該溫區(qū)溫度儀表進(jìn)行檢定已成為人們極為關(guān)注的問題。對(duì)于低溫和常溫儀表的溫度檢定，過去采用的電傳感檢測(cè)方法由于傳感器和儀器的時(shí)效性，長(zhǎng)期使用后將產(chǎn)生測(cè)量誤差。因此各二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單

3、位通常采用人工觀測(cè)一等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)示值來確校準(zhǔn)準(zhǔn)溫度。該方法由于人工觀測(cè)精確度不高、觀測(cè)一致性較差而不適于高精度溫度測(cè)量?jī)x表的檢定，并且檢定時(shí)間較長(zhǎng)。.---隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，基于視覺圖像處理技術(shù)的各種測(cè)量技術(shù)日臻成熟，并廣泛應(yīng)用于從微觀粒子世界到宏觀宇宙空間的各種測(cè)量領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合我們多年來在溫度測(cè)量?jī)x器開發(fā)、計(jì)算機(jī)視覺測(cè)量及圖像處理技術(shù)、傳感器建模及仿真等方面研究的體會(huì)和社會(huì)的需求，提出了結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度測(cè)量?jī)x器的全自動(dòng)高精度檢定

4、方法。該系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理技術(shù)直接獲取一等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)溫度值（約比人工觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)精確度高一個(gè)數(shù)量級(jí)），從而徹底地解決了傳統(tǒng)溫度儀表檢定的缺陷，提高了檢定的精確性度、權(quán)威性以及公正性。由于該系統(tǒng)的可分解性，可以靈活地應(yīng)用于溫度儀表檢定／生產(chǎn)過程中溫度儀表的校準(zhǔn)等各個(gè)領(lǐng)域，它的研制成功必將取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。1.2溫度檢定技術(shù)研究現(xiàn)狀及分析在溫度計(jì)量方面，作為溫度計(jì)量器具分為計(jì)量基準(zhǔn)器具、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具和工作計(jì)量器具三類。根據(jù)ITS-90以及國(guó)家溫度計(jì)量器具檢校準(zhǔn)準(zhǔn)JJG

5、2062－90和JJG2020－89，中國(guó)計(jì)量科學(xué)院保存有用于溫標(biāo)復(fù)現(xiàn)和傳遞的一系列定義固定點(diǎn)裝置和基準(zhǔn)溫度計(jì)量器具，包括基準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)、9975型直流比較儀和一等標(biāo)準(zhǔn)電阻。在我們所要檢測(cè)的溫度范圍內(nèi)，所能使用的溫度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具有電阻溫度計(jì)、玻璃水銀溫度計(jì)和數(shù)字溫度計(jì)三類，其中一等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)的測(cè)量不確定度略遜于一等鉑電阻溫度計(jì)，但不受電測(cè)設(shè)備等引起的誤差影響。因此計(jì)量院熱工處中溫室研制了玻璃液體溫度計(jì)屏幕顯示讀數(shù)裝置（只是對(duì)視頻成像進(jìn)行屏幕放大，便于人工讀數(shù)的準(zhǔn)確度），其它未見相關(guān)報(bào)道。.-

6、--在自動(dòng)化校準(zhǔn)和檢定軟件方面，目前國(guó)內(nèi)主要有上海順創(chuàng)測(cè)控工程有限公司的VST.R-99系列測(cè)溫元件自動(dòng)檢定系統(tǒng)和北京中航機(jī)電研究所的ZH1023熱電偶、熱電阻溫度計(jì)綜合自動(dòng)檢定裝置。他們均利用常規(guī)檢定儀表采集標(biāo)準(zhǔn)溫度（二等標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和熱電阻)，利用高精度數(shù)字萬(wàn)用表完成測(cè)溫元件的熱電勢(shì)和電阻的測(cè)量，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)檢定數(shù)據(jù)的記錄、分析，并形成檢定結(jié)果文件和證書打印。從測(cè)量溫區(qū)、用途和軟件功能上與本項(xiàng)目有很大區(qū)別，且本系統(tǒng)從硬件上經(jīng)過適當(dāng)擴(kuò)展即可完成上述功能。作為本項(xiàng)目所應(yīng)用的重點(diǎn)技術(shù)之一的計(jì)算機(jī)視覺

7、和圖像處理技術(shù)，已經(jīng)從單純的航空遙測(cè)、機(jī)器人導(dǎo)向，逐漸應(yīng)用到空間站對(duì)接、工業(yè)質(zhì)量檢測(cè)、農(nóng)業(yè)種質(zhì)篩選、醫(yī)學(xué)影像、商業(yè)條碼識(shí)別、交通號(hào)牌識(shí)別、安全監(jiān)控及識(shí)別等各個(gè)領(lǐng)域。雖然未見用于溫度計(jì)測(cè)量的報(bào)道，但視覺成像及處理的成熟技術(shù)可以保證我們實(shí)現(xiàn)高精確度可靠的標(biāo)準(zhǔn)溫度的測(cè)量。不難看出，作為溫度測(cè)控儀表的檢定和校準(zhǔn)，今后主要向著利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)控技術(shù)和其它先進(jìn)技術(shù)的自動(dòng)化、高精度、高效率方向發(fā)展。1.3計(jì)算機(jī)視覺的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀早期的計(jì)算機(jī)視覺研究主要基于二維技術(shù)，多是采用模式識(shí)別的方法完成分類工作。計(jì)

8、算機(jī)視覺一詞最早正式出現(xiàn)于1975年由Winston編輯的論文集里。1982年Ballard和Brown出版了第一部專門介紹計(jì)算機(jī)視覺理論和技術(shù)的專著。此后，大量的期刊、國(guó)際會(huì)議對(duì)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了專門的討論[1]。計(jì)算機(jī)視覺是個(gè)復(fù)雜的處理過程，景物理解與景物分析是其處理要點(diǎn)之一。計(jì)算機(jī)視覺主要是靠計(jì)算機(jī)提供的手段和方法去完成這一信息處理過程。具體包括視覺信息的獲取、圖像底低層次處理、分割、描述、識(shí)別理解等工作。計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)以圖像處理理論為基礎(chǔ)。自20世紀(jì)70年代末以來