前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇圖像識別技術的基本原理范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

圖像識別技術的基本原理范文第1篇

關鍵詞：自動報靶系統；機器視覺；圖像識別；圖像配準；圖像增強

中圖分類號：TP212.12文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)33-1500-02

Summary on Automatic Target-scoring System

HUANG Ming, Wang Hao-hua, LIANG Xu

(School of Software Technology, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, China)

Abstract: An automatic target-scoring system is proposed, which based on machine vision. CCD camera was used to observe targets’ surface continuously. According to the feature and change of the images of targets’ surface observed by CCD, the technology of computer pattern recognition was used to detect the position of real shell in the target surface. Then the position was described in digital by coding target surface.In the process of observation, the technology on enhancement and matching of gray-scale, image matching technology in geometry, and wavelet transform algorithms were used to solve the effect on the accuracy of the identification due to changes in light, wind, and other factors. In practice, the system can achieve ideal accuracy, reduce the misstatements and omissions greatly. It was also high-precision, low-cost，and reliable system, can be used in military drill and shooting competitions. It will be meaningful and have good prospect.

Key words: automatic target-scoring system; machine vision; imagine recognition; imagine matching; imagine enhancement

1 引言

在專業與非專業軍事訓練中，實彈射擊是最基本的訓練項目。傳統的實彈射擊采用人工報靶。傳統人工報靶主要有四個方面的不足：1）依賴于報靶者的判靶經驗，效率比較低。2）當靶板上彈著點多時，報靶員很難識別新舊彈孔，報靶誤差極大，直接影響射擊訓練質量。3）射擊未完全結束時，補靶員現身靶壕外或在補靶員察看靶板報靶和補靶時，射擊位管理者若稍有疏忽，就易出現槍支走火，造成人員傷亡，安全隱患極大。4）容易出現弄虛作假的現象。為了克服傳統人工報靶有不足和滿足軍事訓練現代化需求，提高部隊射擊水平，自動報靶的研究和應用對推進軍隊現代化將具有普遍意義。本文介紹基于機器視覺的自動報靶系統的基本原理和關鍵技術，該系統使用圖像識別，圖像配準和圖像增強等技術，在實際的訓練和考核中能夠發揮較好的作用，有良好的應用前景。

2 圖像與圖像處理的概念

圖像（Image）就是采用各種觀測系統獲得的，能夠為人類視覺系統所感覺的實體。圖像的范圍非常廣泛，包括：各類圖片（Picture），如照片、X光片；各類光學圖像，如電影、電視畫面；人們的有形想像以及外部描述，繪畫、繪圖；等等。圖像處理技術可分為兩大類，即模擬圖像處理和數字圖像處理。

圖1 通用的數字圖像處理系統框圖

數字圖像處理是指，使用數字計算機對圖像進行加工與處理。傳統的數字圖像處理技術主要集中在圖像的獲取、變換、增加、恢復（還原）、壓縮編碼、分割與邊緣提取等方面；隨著計算機與信息技術的發展，圖像特征分析、圖像配準、圖像融合、圖像分類、圖像識別、基于內容的圖像檢索與圖像數字水印等領域取得進展，這些圖像處理技術具有智能化功能，因而稱之為智能圖像處理技術。

數字圖像處理方法大致可分為兩大類，即空域法和變換域法。1）空域法是把圖像看作是平面中各個像素組成的集合，然后直接對這個二維函數進行相應的處理。2）變換域法是首先對圖像進行正交變換，得到變換域系數矩陣，然后再進行各種處理，處理后再將其反變換到空間域，得到處理結果。

3 基于機器視覺的自動報靶系統

此類產品是以計算機為圖像識別和處理理論為基礎，它沒有在靶體上安裝任何光電傳感設備。在實彈射擊過程中，它使用攝像頭對常規的標準靶畫面進行采集，根據采集來的靶圖像的特點和變化，利用計算機圖像識別(Image Recognition)和處理技術找出靶圖像中的真實彈點，使用這種自動報靶系統就好像是使用了一個“電子眼”，它會代替報靶人員的眼睛，在整個實彈射擊過程中不間斷的對靶畫面進行觀測。對不同靶位上的每一次射擊都采用相同的算法、規則和精度來判定，不存在受主觀因素影響的問題。比手工報靶更客觀，更公正，有較高的可用性。

實現此系統的軟件核心技術主要是數字圖像處理技術中的計算機圖像識別、圖像配準以及圖像增加等技術。在觀測過程中，采用圖像灰度配準與增強技術以及圖像的幾何配準技術來解決由于光照變化、大風等干擾因素對識別精度的影響。在此過程中，還要由其他優秀算法來配合，提高性能與精度，例如小波變換等。

3.1 基于機器視覺的自動報靶系統的實現原理

機器視覺的概念是利用CCD攝像機等設備代替人眼，結合計算機視覺、數字圖像處理、和計算機控制技術實現對攝像機所攝取的圖像的分析過程。

其核心原理是：在整個實彈射擊的過程中，利用CCD攝像機不間斷地對靶面進行觀測，根據采集的靶面圖像的特點和變化，利用計算機圖像識別技術檢測靶面圖像中的真實彈點，然后通過彈點在靶面圖中的位置來對著彈點區域進行編碼。在觀測過程中，采用圖像灰度配準與增強技術以及圖像的幾何配準技術來解決由于光照變化、大風等干擾因素對識別精度的影響。在此過程中，還要由其他優秀算法來配合，提高性能與精度，例如小波變換等。

通過以上論述可見，本系統由圖像采集設備、圖形采集卡、圖形處理軟件、計算機及顯示部分組成。具體的配置如下：購買一個CCD攝像頭、一塊圖形采集卡、一臺普通計算機及編寫相應的軟件，其中圖形采集卡可選擇大恒公司或杭州?？低晹底旨夹g有限公司生產的。為完成本系統的功能與性能指標，主要工作集中在軟件的編程與實現上。

3.2 基于機器視覺的自動報靶系統的核心技術

實現本系統的軟件核心技術主要是數字圖像處理技術中的計算機圖像識別、圖像配準以及圖像增加等技術。

3.2.1 圖像識別技術

圖像識別是對圖像進行預處理后，再經分割和描述，提取有效的特征，進而加以判決分類的圖像處理技術。

一個圖像識別系統可分為三個主要部分，第一部分是圖像信息的獲取，對圖像識別來說就是把圖片、底片、文字圖形等用采集設備變換為電信號。第二部分是信息的特征提取，它的作用在于把調查了解到的數據材料進行加工、整理、分析、歸納以去偽存真，抽出能反映事物本質的特征。第三部分是判決，做出結論的過程，與判決的方式密切相關。

圖2 圖像識別系統框圖

在圖像識別的發展過程中，出現了四類有代表性的理論和方法。即統計圖像識別方法、句法（或結構）圖像識別方法、模糊圖像識別方法和神經網絡圖像識別方法。

3.2.2 圖像配準技術

圖像配準是指同一目標的兩幅（或兩幅以上）圖像在空間位置上的對準。圖像配準的技術過程稱為圖像匹配（Image matching）或圖像相關（Image correlation）。圖像配準可分為半自動配準和全自動配準。

全自動配準是直接利用計算機完成圖像配準工作，大致可分為基于灰度與基于特征兩類?；诨叶鹊姆椒ㄓ校嚎臻g相關法、不變矩陣、頻域相關法。此方法具有精度高的優點，但計算復雜度高?；谔卣鞯姆椒ㄓ袃蓚€重要環節：特征提取和特征匹配。本方法與小波變換等結合，進一步提高了圖像配準的精度與運算速度。

3.2.3 圖像增加技術

圖像增加的目的有兩個：一是改善圖像的視覺效果，提高圖像成分的清晰度；二是使圖像變的更有利于計算機處理。

圖像增加的方法一般分為空間域和變換域兩大類?？臻g域方法直接對圖像像素的灰度進行處理。變換域方法在圖像的某個變換域中對變換系統進行處理，然后通過逆變換獲得增加圖像。常用的圖像增加方法有：空間域單點增加、圖像平滑、圖像銳化、圖像濾波與圖像增加。

4 總結與展望

運用數字圖像處理技術的自動報靶系統，在國內、外都有相應的研究，但實際系統的功能需要與性能指標各有差異，所應用的原理和方法手段不近相同，所以可從另外方面進行開發，拓展數字圖像處理的領域，滿足不同系統的不同需要。

在本系統中，力求將其它優秀的算法，嫁接到圖像處理中，以提高圖像處理的性能與精度，在我軍某坦克基地的實際應用中，達到了預期的目標。由于本系統是一室外項目，光照變化、大風等干擾因素會對識別精度造成一定影響，還需通過一些方法或算法來彌補這些不足。本系統所要研究報靶系統所采用的方法不僅有著精度高的優點，而且完全滿足部隊實彈射擊需求，稍作改動之后還可用于運動類報靶，具有廣闊的應用前景和研究價值。

參考文獻：

[1] 張軍,顏樹華,徐琰.自動報靶系統的研究進展[J].激光與紅外,2006,36(12):1152- 1154.

[2] 楊子寧.光電自動報靶系統的設計與實現[J].科學技術與工程, 2007,7(1):102-104.

[3] 陳海峰.基于圖像處理技術的自動報靶系統研究[D].南京航空航天大學,2005.

圖像識別技術的基本原理范文第2篇

（一）增強現實技術的原理和特點

1.增強現實技術的基本原理增強現實技術的基本原理是通過攝像裝置攝取使用者提供的識別卡片，捕捉卡片提供的信息、卡片的位置和活動情況，對捕捉的信息進行相應的技術處理，把攝取的真實圖像信息和卡片識別信息經過技術處理后生成的虛擬3D圖像一并通過顯示設備呈現出來，通過使用者對卡片的觸碰等，控制行為產生不同的效果，最終呈現出現實場景和虛擬影像的實時互動疊加（如圖1所示）。增強現實技術的出現依賴于包括圖像識別、空間定位、虛擬現實、計算機圖像在內的各類計算機相關技術的發展。其中，圖像識別技術識別使用者提供的各類真實信息，供計算機進一步處理；空間定位技術能夠準確捕捉并識別卡片轉動或移動的信息，為在投影平面中的映射位置添加虛擬信息提供依據；虛擬現實技術為建立一種同時包括虛擬世界和真實世界兩種要素的環境提供了可能；而計算機圖像技術則能夠給使用者提供更加逼真的視覺效果。正是有了多種相關技術的融合使用，增強現實技術才能將計算機所生成的虛擬物體、虛擬場景或相關信息疊加到真實世界情境當中，將用戶所感知的當前現實情境進行“增強”與“擴張”，按照用戶的要求將計算機產生的虛擬內容實時疊加到視頻流，將三維虛擬物體放進用戶的環境中。隨著計算機視覺技術的發展，系統模型更具靈活性和真實感。用戶通過增強現實置身于虛實難辨的情境中，自身與真實世界的聯系仍存在，這種交互方式增加了用戶的沉浸感。2.增強現實技術的主要特點增強現實技術主要包括以下三個特點：第一，現實和虛擬的自然融合。將顯示器擴展到真實環境，使計算機窗口與圖標疊映于現實對象；讓三維物體在用戶的全景視野中根據當前任務或需要交互地改變其形狀和外觀；對于現實目標通過疊加虛擬景象產生類似于X光透視的增強效果。第二，虛擬圖像以三維形式呈現。通過對識別卡片信息的技術處理，利用計算機產生三維空間圖像，用戶對虛擬圖像的可操作程度最大限度地接近真實和自然，為虛擬與現實的融合提供有利條件。第三，現實和虛擬的實時交互。使交互從精確的位置擴展到整個環境，從簡單的人機屏幕交流發展到將自身融合于周圍環境中。交互性不再局限于具體明確的位置，而是擴展到整個環境，可以根據使用者的真實活動調整計算機產生的增強信息。

（二）增強現實多媒體教學環境的架構

1.傳統多媒體教學環境的不足隨著信息化的發展，多媒體技術在教學活動中得到了廣泛的運用?，F有多媒體教學環境普遍存在以下幾個問題：第一，不能滿足微格教學的需要。為了解決在教學過程中存在的問題，改進教學方法，教學活動往往需要被實況錄制下來。傳統的多媒體錄制設備，只能單純地錄制視頻和音頻，無法多維度地錄制教學活動的全過程。第二，不能實現優質精品視頻課程的制作與傳播。對于優秀教師的講課實例，通常都需要拍攝成精品課程以進行評比或資源共享，現在教學過程中經常運到多種多媒體設備，傳統的拍攝手段已經無法完美地詮釋課堂教學的精華。第三，不能滿足多媒體教學資源的廣泛利用。受教學場地的限制，現有多媒體教學系統只能滿足少數學習者的學習需求，如何更經濟、更有效地擴大受眾面積，最大限度地發揮優質教學資源的效果，也是一個很重要的問題。第四，不能實現學習者對復雜抽象實驗內容的學習要求?，F有的多媒體技術不能實現學習者與學習內容的真正交互，較為復雜抽象的理化生實驗教學內容難以被學習者直觀地感受和理解。而基于增強現實的多媒體教學環境可以有效地解決上述問題。2.增強現實多媒體教學環境的設計針對傳統多媒體教學環境在示范性、共享性和演示性等方面的缺陷，基于增強現實的多媒體教學環境通過配合使用電子白板和自動視音頻錄制設備，解決教學示范性問題；通過以云存儲資源服務器為中心的網絡通訊技術，解決教學資源共享性問題；利用增強現實技術，解決教學演示問題。解決示范性和共享性問題的工作模塊包括：①使用電子白板為核心的多媒體設備完成基本的教學活動；②利用自動捕捉設備對教學活動進行實時監控和錄制；③教學資源通過互聯網實時廣播，與遠程學習者互動交流；④對錄制的教學活動進行編輯、加工，制作成精品視頻課程，并通過互聯網實時。解決多媒體教學環境中的示范性、共享性和演示性問題，不是單一技術設備的疊加運用，而是根據需要，結合教學內容，加以綜合設計與運用。例如，有些教學內容強調對學習者感知能力的培養，重視示范和演示；有些教學內容則強調學習者的互動交流和共享。3.增強現實多媒體教學環境的使用使用增強現實的多媒體教學環境，首先要進行前端需求分析。分析的內容主要包括兩個方面：教學內容和教學過程，即根據教學目標選擇適當的教學內容，并確定教學過程的基本流程。分析教學內容，選擇適當的多媒體教學材料（識別卡片）。根據所確定的教學過程，有針對性地選擇偏重示范演示或偏重協同操作的識別卡片。識別卡片的選擇直接影響著后續信息的采集、處理、呈現以及互動等教學過程的展開。同時，依據教學過程的不同，選擇適當的多媒體設備，支持教學活動的實施。根據需求分析的結果選擇識別卡片和多媒體設備，隨后是教學活動的具體實施過程。傳統課程的教學實施偏重示范演示，實驗類課程的教學實施則偏重互動操作，強調動手能力的培養，教師根據教學內容對識別卡片實施不同的操作，以呈現不同的效果。對教學效果的測評，也主要通過教學內容和教學過程兩個方面。教學內容方面主要考核識別卡片的選擇和功能是否得當、有效；教學過程方面主要考核在增強現實多媒體教學環境中整個教學過程的實施情況。通過考核，可以豐富教學材料，完善教學過程，不斷提升整個教學環境的利用效果。圖2顯示了增強現實多媒體教學環境的具體使用流程。教學演示問題是多媒體教學環境設計的核心，需要通過增強現實技術來實現。具體的流程包括：①視頻設備采集識別卡片上的信息，通過增強現實軟件系統地處理信息，將真實的圖像和生成的三維物體圖像呈現在顯示設備上；②教師講解的同時，配合變換識別卡片的角度和觸碰卡片上的標記，顯示設備上就會呈現出三維物體的不同角度，可以與三維物體進行互動；③通過多媒體設備，將整個增強現實教學環境下開展的學習活動錄制下來并進行編輯制作、網絡直播互動和后期點評。增強現實教學環境的主體如圖3所示。通過視頻采集設備獲取教師手中識別卡片的信息，通過增強現實軟件系統對信息進行處理后，將多媒體教室中的現實環境和教師的真實影像信息與經過處理后生成的虛擬三維圖像一并呈現在多媒體顯示設備上，教師通過現場講解，加以對識別卡片的觸碰等控制行為，在顯示設備上產生虛實結合的三維效果，最終呈現真實場景和虛擬影像的實時互動疊加，為學習者呈現實時、互動、虛實結合的立體教學環境。也可以將整個教學活動的資料進行多媒體編輯，利用互聯網設置為教學云資源，以實現點播或直播的功能。遠程學習者也可以參與到整個教學活動中，實現遠程學習者與教學現場及其他遠程學習者之間的三方互動交流，最大限度地共享多媒體教學環境和學習資源。

二、增強現實多媒體教學環境的應用和意義

（一）增強現實多媒體教學環境的應用

基于增強現實的多媒體教學環境，最大程度地提供了對復雜抽象甚至涉及危險的實驗內容的教學支持。比如，物理實驗中涉及很多宏觀的、抽象的實驗教學內容，生物實驗中則涉及很多微觀層面的教學內容，化學實驗中更是涉及不少危險的教學實驗內容。增強現實技術具有現實和虛擬自然融合、虛擬信息三維動態呈現以及現實和虛擬實時交互的特點，恰好彌補了現有多媒體技術的不足，將復雜抽象的實驗內容通過技術處理，制作成相應的識別卡片（如圖4所示）。在進行這些實驗內容教學時，可以利用相應的識別卡片，通過使用增強現實多媒體教學環境，為學習者呈現更加貼切的學習資源，實現學習者與抽象學習內容的真實交互，獲得更好的學習效果?；谠鰪姮F實的多媒體教學環境在筆者所處的物理與電子工程學院得到了初步展示和使用，主要應用涉及基礎物理和電子電路實驗兩個課程。本文結合設計的應用框架對兩門課程進行了嘗試性的實驗。學生普遍感覺新穎、生動、有吸引力，直觀教學效果良好，更深層次的效果有待進一步觀察。通過對兩門課程的教學實驗，筆者認為，根據教學內容的不同，教學環境支持的側重點也不同。針對傳統課程的教學活動主要解決示范性和演示性問題。例如，在基礎天體物理學的教學過程中，涉及對天體溫度、密度、光度、化學成分的分析以及天體間彼此運動現象規律的分析，乃至黑洞相關知識的講解，與較為直觀的化學、生物知識不同，此類教學內容呈現虛擬、抽象的特點，是教學的難點。傳統課堂教學活動中以說教為主，缺乏示范演示，即使引入多媒體教學設備，也很難實現較好的呈現效果。增強現實多媒體教學環境恰能發揮其優勢，彌補教學不足。針對實驗類的教學活動，則主要解決演示性和操作性問題。例如，在電子電路實驗教學中，涉及電路設計、電子儀器的操作以及電子電路的分析設計等，不但需要大量的動手操作和學習者的相互配合，還涉及部分危險的實驗項目和其他難以開展的實驗課程。增強現實多媒體教學環境的使用，不但消除了操作的危險性，節約了設備資源，同時提升了學生的學習興趣，強化了學習動機，增強了學習注意力的持久性。目前，基于增強現實的多媒體教學環境初露鋒芒，正在迅速發展。筆者認為，增強現實多媒體教學環境的使用，是在整體教學設計的指導下，加以現代化多媒體設備的配合，發揮增強現實技術優勢，最大限度地彌補教學過程中示范性、共享性和演示性的不足，是輔助教學活動的環境保障和技術支持。

（二）增強現實多媒體教學環境的意義

第一，創設了新型情境教學環境。情境教學的理論基礎要求創設現實世界的真實場景與個體的交互環境，學習要在真實的學習情境中展開，如果創設的學習環境脫離現實世界，情境教學就毫無意義，不可能達到理想的教學效果。情境學習認為在特定情境中獲得的知識比所謂的一般知識更有用，要求知識在真實的環境下呈現[14]。也就是說，情境教學環境注重知識構造的情境性和真實性，注重強調學習者在現實環境中獲取知識的效果，因此，情境教學環境的關鍵在于創設真實的教學情境。而增強現實多媒體教學環境為創設真實的教學情境提供了技術條件，它能夠快速定制復雜、逼真的情境，較少受物理條件、經濟條件等的束縛，能夠通過疊加擴增內容的方式適時提供支撐，是輔助開展情境學習的理想工具[15]。第二，解決了復雜抽象實驗教學的困境。在理化生實驗教學過程中，教具昂貴且易老化、實驗本身具有危險性等問題成為實驗教學的最大限制，而單一的多媒體課件，則有體驗感不夠、難以調動學生的積極性等問題。將虛擬現實發展到實景體驗的增強現實技術，為復雜抽象的實驗教學提供了新途徑，使復雜抽象的理化生實驗內容不再是課件上的簡單圖片，而是可以實時互動的三維模型。增強現實為揭示一個模糊的現象、演示一個復雜的規律、解釋一個抽象的科學原理提供可能。另外，抽象數學問題的可視化模擬等也具備與增強現實技術有機融合的條件。第三，提供了互動協作的學習條件。教學環境應該為學習者提供互動協作的條件。利用現代化多媒體設備對教學過程進行輔助支持，對教學資源進行后期處理，不但為現場學習者提供互動協作的機會，也為遠程學習者提供了實時互動的可能。增強現實技術構建的虛擬物體儲存在計算機中，呈現于計算機的輸出設備，具有虛實融合、信息三維動態呈現以及現實和虛擬實時交互的特性，使學習者具有極大的自由度，便于學習者進行實時交互交流和深度沉浸，同時也有助于學習者之間的情感交流。

三、小結

圖像識別技術的基本原理范文第3篇

當前現有車輛管理系統中，在車輛管理的介質上，有傳統的接觸式介質（如磁卡、條碼卡等），也有新型的非接觸式管理介質，如RFID技術和車牌圖像識別技術等。目前國內在車輛識別技術里面，主要有所列的三種主流識別技術：（1）卡識別技術。接觸式IC卡通過觸點與讀寫器聯接以獲取能量并進行數據交換，它在功能、信息保密性與存儲容量方面具有優勢，適合在人流密集的公共場所，可以有車輛進出、門禁、考勤、消費等多領域的應用。但是用戶需要每次進出時，都要停車、刷卡，所以效率比較低。而且IC卡存在使用壽命短，易折損等缺點。（2）射頻識別技術。通過發射無線射頻信號進行非接觸雙向數據通信，系統包括射頻卡，讀卡器和數據處理終端三大部分。用戶可以不停車、不搖窗的快速通過實現識別。在各種惡劣環境下也可以正常工作，提高車輛通行效率，降低人工管理費用。但該技術所需射頻基站和射頻卡費用較高，不能實現核對車、卡是否一致，會出現漏收、誤收等現象。（3）車牌識別技術。利用車輛的動態視頻或靜態圖像，能夠檢測到受監控路面的車輛并自動提取車輛牌照信息（含漢字字符、英文字母、阿拉伯數字及牌照顏色）進行處理的技術。車牌自動識別技術具有自動化程度高，人工干預少，通行效率高，靈活性好，系統穩定性好等優勢。此外，用戶能夠實現自定義車輛進出權限，收費標準等內容，實現車輛的智能管理、集中管理和監控。而且車輛在進出時都會抓拍圖像并存檔，這樣，不僅杜絕“一卡多車”的行為，也記錄了車輛的運行軌跡，更加安全可靠。但是，由于受自然條件影響，識別率一般為97％左右，車牌識別不出來的車輛，需要人為干預進出。

2車牌識別技術的基本原理

車牌自動識別以數字圖像處理、模式識別、計算機視覺等技術為基礎，對攝像機所拍攝的車輛圖像或者視頻序列進行圖像采集分析，從而確定牌照在圖像中的位置，并進一步提取和識別出文本字符，在顯示屏直觀地給出識別結果，可實現車輛進出的智能管理。其硬件基礎一般包括觸發設備（監測車輛是否進入視野）、攝像設備、照明設備、圖像采集設備、識別車牌號碼的處理機（如計算機）等，其軟件核心包括車牌定位算法、車牌字符分割算法和光學字符識別算法等。車牌識別過程包括車輛檢測、圖像采集、車牌定位、字符分割、字符識別、結果輸出等幾部分。車牌識別通過對圖像的采集和處理，來完成車牌自動識別功能。當車輛檢測部分檢測到車輛到達時觸發圖像采集單元，采集當前的視頻圖像。車牌識別單元對圖像進行處理，定位出牌照位置，再將牌照中的字符分割出來進行識別，然后將車牌識別的結果輸出。

3系統設計方案

3.1功能需求

針對大連理工大學校園進出車輛管理的功能需求，決定采用車牌識別技術的車輛智能管理系統。此系統實現校園車道入口及出口管理設備自動控制，通過計算機的圖象處理和自動識別，對車輛進出的安全和管理等進行全方位監控，可有效地控制學校外閑雜人員進入，更好地維護校園的教學科研環境。設計功能包括：（1）基于車牌識別技術進行車輛進出管理，實現對車輛管理中的各種控制參數的設置、并可以進行分類查詢和打印統計報表；（2）具有收費管理功能，具有按時、按次、分時段、分時、不收費等多種計費標準，并具備出口收費模式、中央收費模式、自助繳費管理；（3）所有車輛進出時間、狀態等詳細信息，均形成系統日志記錄，便于進行統計分析、問題查證；（4）支持異常處理，支持脫網運行，斷電處于常開狀態；（5）支持電子語音和LED顯示。

3.2硬件系統

在硬件系統設計方面，主體采用TCP/IP以太網技術組網結構。系統包括數據中心服務器、遠距離讀卡器、車輛檢測器（地感線圈）、自動道閘、出入口控制機、高清攝像機、LED顯示屏、B/S終端管理計算機、LED顯示屏信息提示等設備。其中數據中心服務器主要安裝車輛管理軟件，覆蓋師生的基本信息及車輛信息，并和公共數據庫進行數據同步，自動更新師生變更信息。校園車輛管理的需求示意圖如圖3所示，師生駕車靠近位于校園大門出入口處的區域時，當車輛經過地感線圈后，高速攝像機啟動圖像抓拍，對車牌進行自動分析識別，并與數據庫中登記的學校教師車輛車牌數據比對，若屬于內部有效車牌，LED顯示屏提示進場車輛的車牌信息，道閘自動抬起放行車輛，系統記錄入場時間、地點、狀態；若使用權限過期時，LED顯示屏顯示過期車輛提示，道閘處于禁行狀態，系統記錄入場時間、地點、狀態，由崗亭管理人員開閘放行；若不是內部有效車牌時，LED顯示屏提示外來車輛，道閘處于禁行狀態，系統記錄入場時間、地點、狀態，再由崗亭管理人員開閘放行。如需收費管理，出口處的攝像機會自動提取車牌，按照設定的計費規則自動計費，進行費用收取。

3.3軟件系統

系統采用B/S架構，系統的結構設計如圖4所示，主要包括車輛進出控制模塊、數據同步接口、用戶車輛管理模塊、后臺權限管理模塊、決策輔助支持模塊。其中，車輛進出控制模塊通過車牌識別技術來設置攝像機、車牌識別設備、欄桿控制設備的相關參數，通過攝像機識別結果來控制開關閥進而對車輛進行出入控制。同時，崗亭管理人員還通過終端管理計算機可以手動控制車輛進出和查詢車輛信息。LED顯示控制可以將攝像機識別到的車牌和通過服務器查詢到的車輛信息發送到LED屏幕進行顯示。數據同步接口：與公共數據庫進行數據同步，公共數據庫提供師生的基本信息給車輛管理系統，車輛管理系統將車輛牌照號碼、出入時間等進出記錄提供給公共數據庫。用戶車輛管理系統：主要包括用戶車輛信息數據維護，由于系統已經和公共數據庫進行同步，師生的基本信息已經獲得，所以只需要維護師生的車輛信息和單位用車及臨時用車信息即可。后臺權限管理模塊：主要包括定義校門出入口的基本信息，配置車輛管理信息，備份和管理數據庫和設置操作員權限，其中操作員權限包括操作員系統管理權限、崗亭操作員終端權限等。系統的權限分配支持分級授權，這樣，即可以給不同的管理人員管理不同的進出入口的權限，已經獲得權限的管理人員還可以分配給其他人員不高于自己的權限。決策輔助模塊：可以查詢車輛進入的記錄，查詢師生的用車信息，統計分析校園師生車輛的進出情況、外來車輛進出情況等。根據車輛進出提供的大量數據分析，可以為車輛的管理部門提供輔助決策支持。

4結語

圖像識別技術的基本原理范文第4篇

關鍵詞：在線檢測；紅外熱成像；自動識別；故障分析

中圖分類號：TN215 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）23-0101-02

1 概 述

輸變電設備不但是電力系統中重要組成部分，而且其安全穩定運行也是確保供電可靠性的一個重要因素[1]。長期戶外運行著的輸變電設備，不僅處于強電磁場和高溫多濕等環境中，還偶有不可預估的惡劣天氣出現，這都會導致輸變電設備本身的絕緣能力降低[2]，從而故障出現的頻率亦隨之急劇增加。電氣設備通常發生各種故障的表現形式為整體或者局部異常發熱，比如設備絕緣性能的劣化或者絕緣故障所導致的介質損耗的增大而引起了發熱、接頭的接觸不良引起局部過熱以及設備的漏電漏磁引起發熱現象等[3-4]。為了能降低設備故障的發生概率，提高設備運行穩定性，一種有效、安全、可靠的帶電監測系統是目前電力系統運行著的輸變電設備所最為急迫地需要著的[5]。

基于紅外熱成像原理的電氣設備監控技術在電力行業中被越來越多的電力工作人員接受并應用了起來，其不僅可以對正運行中的電氣設備進行不停電的檢測，還可以對其缺陷和隱患及時發現。并且該紅外熱成像技術是對設備的內部輻射紅外光線所進行的非接觸、遠距離的熱成像檢測，不受電場干擾，目前大多數都是以人工的方式在對變電設備紅外圖像進行著分析以及熱故障的診斷，但此方法的效率較低，而且其自動化程度不高，需要花費較多的時間和精力，還容易出錯。

2 國內外紅外診斷技術

紅外熱成像技術在電力系統中的應用要追溯都上世紀50年代，當時瑞典電網使用紅外熱成像技術對輸電線路的設備接頭進行檢測，由于技術不成熟，設備落后，導致無法準確測到設備接頭的溫度；英國、比利時、巴西等國家也在電力系統中相繼應用了紅外診斷技術。

我國將紅外診斷技術運用于檢測輸變電設備始于1970年，當時利用國內生產的紅外測溫儀對室外電氣設備接頭進行測量；近十年，研究人員對設備的近端電流回路和設備的絕緣性能進行模擬實驗，再通過以往處理各種發熱故障事故的經驗，建立了一套針對不同發熱故障對應的紅外熱圖像系統。但這一系統僅僅是從定性上進行了診斷，而不能對電氣設備的運行狀況進行定量的分析。因此，本文提出了基于相對溫差法的紅外熱成像故障分析系統。

3 輸變電設備紅外檢測的基本原理

紅外熱成像技術是綜合了紅外診斷技術和導熱反問題，用以對輸變電高壓設備的內部絕緣能力采取的定量分析診斷。其主要內容是通過紅外熱像儀測量設備表面的溫度數據，然后求解出導熱反問題的一個必要性邊界條件，最后對逆問題進行計算就可檢測出設備內部是否有缺陷。

3.1 紅外輻射

所謂紅外輻射是自然界中所有物體都存在的一種紅外電磁波輻射現象，伴隨著電磁波的輻射，有一定量的紅外熱能損耗，這部分輻射的紅外熱的大小能可以利用物體表面的溫度來度量。

相對溫差是指兩個測量點的溫度之差和兩個點中重較熱一個點的溫升之比的百分數：

ε=■×100%=■×100%

=■×100%（1）

其中，T1和δ1分別為溫度（K）和發熱點的溫升（K）；

T2和δ2分別為溫度（K）和正常時候相對應點溫升（K）；

T0表示環境參照體溫度；

τ表示相對溫差。

引入相對溫差這個參量是可以在電流大小相同時，通過比較設備的相對溫差值變化，就可分析設備發熱狀況。

3.2 紅外輻射定律

在研究紅外熱輻射與紅外線波長的關系中常利用四個熱定律：普朗克黑體輻射定律、維恩位移定律、斯蒂芬-玻爾茲曼定律和朗伯余弦定律。由于輸變電設備所處的變電站中，強電磁場和各種信號電磁波分布比較復雜，因此將選定與電磁場輻射無關的普朗克輻射定律：

黑體的絕對溫度T（K），其單位表面積向外輻射的功率Mλb（λ，T）與溫度T、波長λ滿足下列關系：

Mλb（λ，T）=C1λ-5[exp（C2/λT）-1]-1（2）

式中，C1是第一輻射常數；

C2是第二輻射常數。

從上式可知，把不同的溫度值代入式（2）中就可以得到各種溫度下物體對外輻射的紅外熱能。

3.3 實際物體的紅外熱輻射

根據普朗克輻射定律可知物體對外輻射紅外熱的強弱，只與物體的溫度和波長有關系，針對實際物體，由于能量的損失，所有物體在對外輻射或者吸收能量的值都低于同等情況下黑體的輻射量，輻射值不僅由溫度和波長決定，而且與此物體的材料及其形狀有關。為了更準確的描述實際物體的對外輻射強弱，定義了一個參量為輻射系數，也可稱為比輻射率，此系數僅與波長、溫度有關。

4 紅外熱成像故障診斷方法與系統

4.1 相對溫差法判斷方法

在對輸變電設備進行紅外成像識別及故障診斷過程中，由于設備常常處在各種不同的復雜環境中，并且負荷電流對不同設備發熱部位的影響不盡相同。

因此，為提高紅外熱成像識別和故障診斷的精度，針對不同情況，有六種判斷方法：表面溫度判斷法、相間互比判別法、同相比較判別法、相對溫差判斷法、檔案分析法和熱像特征（特征圖譜）判別法。

本文重點研究由電流過大而致熱的設備紅外熱成像技術，因此將采用溫差判斷法來對電流致熱型設備進行分析，采用此方法的優點是可減少由小負荷自身缺陷引起的漏判。

相對溫差法是通過檢測兩臺設備的兩個對應觀測點之間的溫度差與兩者中較熱點的溫升之比的百分數。測到異常點的發熱溫度T1、正常相對應點的溫度T2、以及環境溫度參照體的溫度T0，即可計算出該異常點的相對溫差，從而通過相對溫差值，并結合發熱點溫度，以此為依據診斷電流致熱型設備的缺陷，并進一步查找出該輸變電設備的所存在的缺陷問題。

4.2 OpenCV平臺

為了能準確、快速、可靠的判斷出輸變電設備有無因發熱引起的故障，設計了一個基于開源發行的跨平臺數據庫（OpenCV）。OpenCV數據庫中有非常全面的紅外熱圖像處理庫，可以為多種程序語言如C、C++、Matlab等，提供圖像處理和計算機通用算法的交互[15]。

除了在語言交互方面，OpenCV還為Intel的Integrated performance primitives（IPP）提供了相應的連接點，也就是如果當要為特定處理器進行優化的IPP庫時， OpenCV將在運行時自動加載這些庫。

4.3 軟件設計

利用OpenCV平臺對系統軟件進行設計開發。設計的系統具有直觀、操作簡便、靈活、方便等優勢。設計的系統分為六大功能模塊，圖像管理模塊，功能是進行圖像數據的讀取、保存、拷貝和退出等；人機界面模塊，主要是電力工作人員與計算機的交互界面，其界面具有友好，操作簡便等優點；圖像預處理模塊，該處理模塊將進行被測設備的圖像的濾波、灰度處理、圖像分辨率增強和邊緣修整；圖像識別模塊，將對設備的類型，型號進行分析，使方位拍攝圖像能自動識別，進而進行下一步工作；故障診斷模塊，根據圖像前期處理結果與專家系統庫中進行比對，獲得故障類型；幫助文件模塊，此模塊主要是軟件系統的介紹、軟件的使用幫助、圖像處理操作幫助等幫助理論。

該系統對輸變電設備熱故障的影響及其受損程度進行分類，可分為一般熱故障、嚴重熱故障和危險熱故障三個等級，根據電力故障應急措施對這三種等級的事故采取對應的處理辦法。對設備采取熱故障診斷的根據是基于OpenCV平臺的紅外熱成像故障系統判斷被測設備有無發生故障，當判斷發生故障時，確定其故障等級，如是一般熱故障，系統就發出告警信號，引起電力工作人員的注意，并尋機處理；當判斷為嚴重熱故障時，系統將加強監視力度，并安排電力人員及時處理；當判斷為危險熱故障時，系統給出相應的處理方案。

5 結 語

針對現目前利用紅外熱成像技術進行輸變電設備的故障分析診斷的缺陷和不足，本文首先對紅外熱成像技術的國內外研究現狀進行了總結；再對紅外熱輻射的基本原理和實際物體的紅外熱輻射進行了定量闡述，確定了以相對溫差法判斷法為主體的研究辦法，并設計了基于OpenCV平臺的故障分析系統，通過該系統不僅解決了現目前紅外熱成像技術的問題，還大大提高了測量的精度。

參考文獻：

[1] 陳衡，侯善敬.輸變電設備故障紅外診斷[M].北京：中國電力出版社，

1999.

[2] 林晉，基于紅外測溫技術的設備缺陷診斷方法研究[D].保定：華北電力 大學，2010.

[3] DL/T664-2008，帶電設備紅外診斷技術應用導則[S].

[4] 瞿子明.紅外熱成像技術在檢測輸變電設備內部缺陷中的應用[J].上 海電力，2005，（2）：182-184.

[5] 吳繼平，李躍年.紅外成像儀應用于輸變電設備故障診斷[J].輸變電設 備，2006，7（9）：38-41.

圖像識別技術的基本原理范文第5篇

關鍵詞：多媒體；虛擬展示；影像互動；互動投影

展示設計是一種信息的傳播活動，它促使了人與物之間的對話。如今數字科技的發展，使得人們的娛樂、通訊、交通、工作等生活模式發生了巨大的變化。這種變化不僅引發了制造市場的變革，也帶動了營銷方式的技術革新。而與之息息相關的展示設計行業也受到了前所未有的挑戰，迫使其向多樣化、多元化，數字化、科技化，并與藝術相結合的新模式發展。

科學技術的迅猛發展，審美觀念的不斷提升，傳播媒介的日益更新，使得傳統的實物陳列、圖文闡述、模型模擬等靜態展示方式己不能滿足于當代展覽展示的復雜需求，而融入信息交互、虛擬現實的多媒體展示方式給了展示空間設計的新的視角和切入點。在這個科學技術日新月異的社會，信息技術的應用與普及促使人類社會進入信息時代，新型媒介的產生深刻的改變著人類歷史的進程，影響現代化的未來走向，同時也使得展示的手段多樣化，例如，在各類展示設計中出現的數碼媒介、影像媒介、光電綜合媒介等都大大的豐富了展示的技術手段，從而提高展示的藝術性，做到了其技術與藝術的和諧統一。

一、多媒體虛擬展示技術和設備

隨著計算機技術與數字化技術的飛速發展，多媒體虛擬展示技術也得到了迅猛發展。我國早在《老子.第十一章》中就有文“有之以為利，無之以為用”闡述了“有”與“無”辯證關系，老子認為有無是相根、相生、相資、相用的關系，兩者并行并重，而不能有所偏倚。如今現代的虛擬展示技術對于虛、實手法的運用也同樣有著類似的奧妙――虛與實相互作用、相輔相成。多媒體虛擬展示技術能夠使得受眾更好地融入創作的作品中去。

2010年在中國上海舉辦的世博會，首次開辦了網上世博會，其是對傳統展覽模式的創新促進了“虛擬會展”行業的發展。網上世博會是利用網絡技術和數字虛擬技術，通過網絡平臺虛擬出展示空間，讓參觀者足不出戶就可以觀看世博，極大的滿足了世界各國人民對了解世博、了解中國的渴求。

現在可用于展示活動中的技術有：

1.360度幻影成像技術

360度幻影成像技術將三維畫面懸浮在實景的半空中成像，營造出一種亦幻亦真的氛圍，具有強烈的縱深感，觀看者無需佩戴眼鏡便可以看到3D顯示效果。

2.幻影成像技術

幻影成像技術是利用了光學錯覺原理，將拍攝的影像投射到立體實物場景中，借用聲音、燈光、氣味、 煙霧等技術，還原歷史事件的發展過程。由于其逼真的視覺效果，常常被博物館、名人故居等用以展示本國或者本地域的民俗風情、歷史文化等，通過原景再現，讓游客仿佛能置身于現實之中。

2013年在北京舉行的第九屆中國國際園林博覽會的主展館中設置了一個《盧溝運筏圖》全景數字影像體驗廳。本展廳就充分利用微縮實景搭建與幻影成像技術相結合的獨特藝術表現方式， 以元代著名畫作《盧溝運筏圖》為核心，凝練“河”、“城”、“橋”、“月”四大元素，通過“人在河中、人在橋頭、人在城中、人在畫里”的視角變化，穿越歷史時空，詮釋北京傳統藝術文化精髓，展現豐特的地緣文化與魅力。

二、多媒體影像互動技術

隨著設計理論界越來越關注人的情感，設計的人性化需求也越來越高。展品的陳列已經不是簡單的物體程序，也需考慮到參觀者的情感需求。多媒體影像互動技術就是為了充分滿足人的情感需求，人為創造出一個可以使人與人、人與物、人與環境的合理交流空間，來滿足參觀者的精神需求。在2010年的上海世博會中，多媒體影像互動技術的應用使得參觀者在接受更為豐富的視覺刺激的同時，身體的其他感官也得到滿足，在娛樂中實現了人與展品的互動，在互動中加深了對展示內容和涵義深入理解。

現在可應用于展示活動中技術有：

1.全息交互屏幕技術

全息交互屏幕技術是利用一塊外觀像透明玻璃一樣的屏幕作為背投屏，向參觀者提供圖像的空中動態展示。由于其屏幕的透明性能，使得觀看者在觀看屏幕圖像的同時還能看出圖像后面的事物，增加了展示的神秘性和趣味性，是一項極具創新性的技術。

2.地面互動技術

地面互動技術是采用頂部懸掛的投影設備，然后再把影像效果投射到地面，利用圖像識別技術，捕捉參觀者的行為，與其互動。當參觀者走至投影區域時，可以直接使用雙腳或動作與投影幕上的虛擬場景進行交互，進而產生不同的互動效果。由于其產生的奇幻互動體驗，在展示活動中會獲得較高的參與度。

3.電子翻書技術

電子翻書技術是在參觀者面前以投影機投影成像方式呈現一本虛擬書或等離子電視的方式，參觀者只站在展臺前方然后用手在空中揮動做出相應的動作，電子書就會隨著動作進行前后翻頁、信息查詢、視頻點播、圖像縮放等功能。其中書籍翻頁的動作完全模仿我們在現實中的頁面翻動的效果，給參觀者帶來一種人性化的閱讀體驗。

三、互動投影系列技術

互動投影系統技術是將虛擬現實技術與動感捕捉技術的進一步融合與發展，參觀者在操控虛擬影像的同時也能參與其中并與之互動，具有參觀者參與性強、展示內容豐富，形式新穎等特點。常用的技術有地面互動投影、立面互動投影、臺面互動投影和球面互動投影等，其基本原理都是利用投影儀將圖像、影像投射到不同的背景上，通過視覺識別系統和感應設備識別參觀者的行為，并與畫面中的內容進行互動。（作者單位：中國環境管理干部學院）

參考文獻：