機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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摘要：隨著機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域的大力發(fā)展，各個(gè)行業(yè)對(duì)于機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域軟件的大幅度增加。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在使用過(guò)程存在著系統(tǒng)冗余、垃圾、版本升級(jí)等問(wèn)題影響軟件系統(tǒng)的運(yùn)行速度。針對(duì)此類問(wèn)題研發(fā)了一款專門針對(duì)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的優(yōu)化加速軟件，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)檢測(cè)、系統(tǒng)垃圾清理、加速優(yōu)化、采集圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化等功能，大大降低了人力開(kāi)發(fā)成本，提高了系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性[1-5]。本文采用VisualStudio2010軟件配合Halcon函數(shù)庫(kù)進(jìn)行聯(lián)合開(kāi)發(fā)，通過(guò)在機(jī)器視覺(jué)硬件平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行相應(yīng)功能測(cè)試和驗(yàn)證，結(jié)果表明優(yōu)化加速系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的效果。該軟件可根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行自由切換使用模式，具有更好的使用環(huán)境適應(yīng)性。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺(jué)；系統(tǒng)優(yōu)化；加速器軟件

0前言

近年來(lái)，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)成為熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，這一門檢測(cè)技術(shù)具備非接觸、快速、穩(wěn)定等特點(diǎn)。機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷，包括機(jī)器和視覺(jué)兩部分組成，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)由于在工控機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行工作，系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求特別高，而實(shí)際受檢測(cè)環(huán)境的噪聲、現(xiàn)場(chǎng)不可抗力因素影響[6]，采集系統(tǒng)的穩(wěn)定性不能得到保證。在工業(yè)檢測(cè)過(guò)程中，出現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)垃圾過(guò)多、系統(tǒng)版本需要自動(dòng)升級(jí)、采集圖像數(shù)據(jù)不能自動(dòng)保存等問(wèn)題，浪費(fèi)了大量的時(shí)間和人力成本、嚴(yán)重影響檢測(cè)效率[7]。

1硬件功能設(shè)計(jì)

本軟件系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)配置CPU-I5以上雙核、RAM-4G以上，客戶端配置要求電腦運(yùn)行內(nèi)存不小于2G，主要硬件功能模塊可分為系統(tǒng)檢測(cè)、系統(tǒng)垃圾清理、加速優(yōu)化、快速查詢信息、采集信息轉(zhuǎn)化、五大功能，下面詳細(xì)介紹五大模塊功能。(1)系統(tǒng)檢測(cè)；CPU與主板模塊包括中央處理器、主板、BIOS信息等。視覺(jué)設(shè)備包括顯卡等信息。音頻設(shè)備信息。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模塊包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)適配器等功能。(2)系統(tǒng)垃圾清理；可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)清理、重啟、鎖屏優(yōu)化等功能。(3)加速優(yōu)化；機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)項(xiàng)目菜單、應(yīng)用程序、加速系統(tǒng)版本、自動(dòng)多余DLL垃圾文件清理，開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)優(yōu)化。(4)快速查詢信息機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)時(shí)間和日期查詢、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)置、機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)添加刪除程序、計(jì)算機(jī)管理、機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)注冊(cè)表管理器，以及各功能模塊的使用說(shuō)明。(5)采集信息轉(zhuǎn)化可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)采集圖片信息的處理功能，可以保存到本地，還可以上傳到網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)端，進(jìn)行保存，達(dá)到保存?zhèn)浞?，方便后期處理的功能?/p>

2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1軟件算法框架機(jī)器人加速優(yōu)化系統(tǒng)主要包括圖像采集模塊、算法處理模塊、識(shí)別系統(tǒng)軟件構(gòu)成系統(tǒng)。算法流程圖如圖1所示。根據(jù)軟件處理框架攝像頭采集圖像信息，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定采集區(qū)域信息進(jìn)行視覺(jué)傳感器觸發(fā)。如果成功采集可以進(jìn)行下一步上位機(jī)數(shù)據(jù)處理，否則返回上一步進(jìn)行再次預(yù)定區(qū)域判斷。通過(guò)采集機(jī)器人速度、位移、質(zhì)量等信息，上位機(jī)可以先進(jìn)行預(yù)處理、圖像去噪、二值化處理、區(qū)域信息提取等算法流程檢測(cè)當(dāng)前機(jī)器人的狀態(tài)信息，根據(jù)顯示界面設(shè)定迅速識(shí)別當(dāng)前狀態(tài)信息反饋給總控機(jī)，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)，提高機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)運(yùn)行魯棒性、穩(wěn)定性。

2.2系統(tǒng)界面

機(jī)器視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)優(yōu)化軟件主要包括系統(tǒng)檢測(cè)、系統(tǒng)垃圾清理、加速優(yōu)化、信號(hào)處理快速查詢、信息轉(zhuǎn)化等功能，運(yùn)行在工控機(jī)上或手機(jī)APP端智能系統(tǒng)優(yōu)化操控，系統(tǒng)檢測(cè)主界面如圖2所示。系統(tǒng)檢測(cè)模塊包括檢測(cè)系統(tǒng)工控機(jī)信息、視覺(jué)硬件信息、視覺(jué)設(shè)備信息、通信設(shè)備信息、語(yǔ)音設(shè)備信息等。系統(tǒng)垃圾清理模塊可以清空機(jī)器人系統(tǒng)緩存區(qū)、清空回收站、清空垃圾文件、清空系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)話框等。加速優(yōu)化模塊可以優(yōu)化開(kāi)關(guān)機(jī)、視覺(jué)系統(tǒng)版本加速、清除系統(tǒng)DLL文件等?？焖俨樵兡K可以快速關(guān)機(jī)、網(wǎng)絡(luò)連接、注冊(cè)表信息管理等。采集信息轉(zhuǎn)化模塊可以進(jìn)行采集圖像尺寸、像素、模糊度等信息預(yù)處理。

3實(shí)驗(yàn)與分析

根據(jù)系統(tǒng)分析實(shí)際數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題，在上位機(jī)對(duì)機(jī)器系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)采集、處理、分析，最終該系統(tǒng)可以提升機(jī)器人平臺(tái)運(yùn)行速度，系統(tǒng)魯棒性和運(yùn)行的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理界面如圖3所示。根據(jù)處理結(jié)果顯示，機(jī)器人系統(tǒng)系統(tǒng)IE緩存文件被清空，機(jī)器人系統(tǒng)垃圾被清理速度提升90%。機(jī)器視覺(jué)處理數(shù)據(jù)時(shí)，訪問(wèn)網(wǎng)址垃圾得到清理，清空了系統(tǒng)冗余對(duì)話框緩存，系統(tǒng)運(yùn)行速度提升80%。根據(jù)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)采集圖像信息進(jìn)行處理，可以減少采集信息失真、模糊、數(shù)據(jù)丟包問(wèn)題，機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)采集信息轉(zhuǎn)化如圖4所示。系統(tǒng)可以根據(jù)圖像采集的分辨率、圖像類型、尺寸進(jìn)行智能分類處理轉(zhuǎn)化，處理后的圖像信息相比于傳統(tǒng)方法采集的信息提升速度90%，在進(jìn)行視覺(jué)識(shí)別后期提升系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性，有效的提升了檢測(cè)效率，提升市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

4結(jié)語(yǔ)

本文從機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別算法理論基礎(chǔ)上，解決了機(jī)器視覺(jué)的識(shí)別過(guò)程遇到的常見(jiàn)問(wèn)題，如系統(tǒng)冗余、數(shù)據(jù)丟包、系統(tǒng)死機(jī)等。該系統(tǒng)在工控機(jī)或手機(jī)APP進(jìn)行智能檢測(cè)優(yōu)化，與此同時(shí)系統(tǒng)自適應(yīng)運(yùn)行，從而減輕了人力操控弊端，從根本上提升了機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的魯棒性和穩(wěn)定性。從檢測(cè)效率方面提升檢測(cè)速度較為方便，可以迅速提升檢測(cè)速度、精度以及數(shù)據(jù)通訊可靠性。在實(shí)際的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用中，具有較強(qiáng)的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

作者:李東 單位:武漢城市職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院