计算机视觉技术在自动化中的应用探究

四川大学匹兹堡学院 彭炜轩

本文为保证人工智能系统设计质量，分析了计算机视觉技术基本概念、工作原理；介绍了计算机视觉技术的作用；研究了计算机视觉技术在工业自动化系统、农业自动化系统、医学自动化系统、电力自动化系统等领域中的具体应用。结果表明：计算机视觉技术的应用，可以保证产品质量，使企业生产效率和效果得以显著提升，完全符合实际应用需求。希望通过本次研究，为相关人员提供有效的借鉴和参考。

计算机视觉技术主要是指从人工智能技术、图像处理技术等现代化技术中演变而来的新型技术。通过将该技术应用到自动化生产领域中，不仅可以提高产品设计质量[1]，还能实现对相关生产信息的自动化创新和控制，为人们的日常生活和工作提供极大的便利。所以，在自动化发展领域中，如何科学地应用计算机视觉技术是技术人员必须思考和解决的问题。

1 计算机视觉技术概述

1.1 基本理念

在研究计算机视觉技术时，重点需要研究计算机的感知能力和认知能力，该技术原理是通过借助电脑模拟人类大脑，使用摄像机模拟人的眼睛，然后，选用专业、先进的技术手段，不断地提高计算机的识别能力和判断能力，从而保证产品生产工作开展效果，完全接近于人类视觉原理。在社会经济水平的不断提高下，利用计算机，可以确保二维图像表现出较高的三维处理能力。计算机视觉技术主要是指在创新和借鉴图像处理技术、概率分析技术等先进技术的基础上所形成的一种技术[2]。计算机视觉理论框架如图1 所示。

图1 计算机视觉理论框架Fig.1 Theoretical framework of computer vision

从图1 中可以看出，计算机视觉主要用到以下三种视觉：（1）低层视觉。低层视觉主要用于对原始图像的准确化输入和系统化处理；（2）中层视觉。中层视觉主要用于对恢复场景的轮廓、深度等参数的描述；（3）高层视觉。高层视觉主要用于对完整三维图像的自动化恢复。

1.2 基本工作原理

为充分发挥和利用计算机视觉技术的应用优势，首先，要提高环境的光照度，并利用高清摄影机，全面化采集图像信息，将所采集好的图像信息安全、可靠地存储到计算机中，由计算机统一加工和处理相关信息，确保所获得的图像信息更加原始化、真实化。此外，利用图像处理技术，对所获得的原始图像进行处理[3]。总之，在计算机视觉技术的应用背景下，所获得的图像具有画质清晰的特点，此时，相关系统通过应用该技术，可以从海量图像信息中，获取有价值的信息内容，并存储和管理所提取的图像信息。计算机视觉技术基本工作原理如图2 所示。

图2 计算机视觉技术基本工作原理Fig.2 Basic working principles of computer vision technology

2 计算机视觉技术的作用

2.1 促进产业的不断发展

在计算机视觉技术的不断推广和普及下，通过将该技术应用到各个领域中，可以确保产品生产效率和效果得以显著提升。在进行图像处理时，通过应用该技术，除了可以有效地提高产品生产效率外，还能保证产品识别的准确率[4]，提高产品质量，从而达到无损建设的目的，为促使各行各业的迅猛发展创造了良好的条件。

2.2 提高产业生产的性能

在具体生产实践中，为解决图像分辨率问题，需要结合不同产业环境特点，制定相应的图像分辨率要求[5]。因此，在设计自动化系统时，技术人员要重视对计算机视觉技术的应用，通过应用该技术，可以简化图像处理流程，确保图像处理操作变得更加精确化，同时，还能对各个系统的生产条件进行实时调整和控制，使得产业表现出较高的生产性能。

3 计算机视觉技术在自动化中的具体应用

3.1 应用于工业自动化系统中

在信息时代背景下，我国对工业高质量、高效率生产提出越来越高的要求，因此，在工业领域中，逐渐加大了对计算机视觉技术的应用。现阶段，计算机视觉技术凭借着自身智能、高效、便捷的特点，在产品包装等领域中取得了广泛的应用，通过应用该技术，不仅可以简化工业生产流程，还能促使产品质量不断提升[6]。为保证产品生产的高质量性和高效性，相关部门要重视对计算机视觉技术的应用，通过应用该技术，可以避免因硬币在重力的作用下出现瞬间掉落现象，同时，还能在第一时间内快速完成图像采集任务，并精确地拍摄瞬间掉落的硬币图像，并利用互联网，向计算机系统安全可靠地传输所采集到的图像信息，然后，利用工业自动化系统，快速地识别和检测硬币质量是否达标[7]。总之，在计算机视觉技术的应用背景下，不仅可以提高印刷造币厂家的产品质量，还能提高产品生产效率，完全符合实际应用需求。

目前，通过应用计算机视觉技术，可以精确地测量各个零件的尺寸。通过将CCD 摄像头、光学系统等零件进行有效的结合，可以完成对常见检测系统的搭建，该系统在实际应用中，利用光源所产生的平行光，可以全方位、全角度地照射需要检测的物体，同时，通过使用CCD 摄像头，可以将所检测的零件整个轮廓信息全面地呈现在用户面前[8]，便于用户借助计算机，对其相关参数进行精确化计算，从而保证零件轮廓相关信息的真实性和全面性，使得零件尺寸测量结果的精确性得以显著提升。

3.2 应用于农业自动化系统中

在农业自动化系统中，通过应用计算机视觉技术，除了可以精确化检测农作物的生产过程外，还能智能化控制农作物生长情况。在科学技术的不断创新和推广下，相关学者通过加大对图像技术的应用，完成对相关数学模型的构建，并结合农作物生产情况，实时检测和判断农作物叶面是否存在病斑问题，有效地提高农作物的种植效率。

在农业自动化系统领域中，为充分发挥和利用计算机视觉技术的应用优势，技术人员要灵活地应用摄像机、显微镜等各种先进设备，采集和整理农作物相关信息，并做好对相关图像的智能化处理，从海量的信息中，提取出有价值的信息，便于后期分析研究工作的有效开展。另外，还要结合所获得图形参数，根据农作物实际生产情况[9]，对农作物生长质量情况进行有效的评估和处理，从而达到快速筛选和分类高质量农作物的目的，避免因人眼检查而引发的漏检、误检问题。

通过使用计算机视觉技术，可以实现对农产品的自动化采摘。这是由于使用该技术，可以全面化采集农产品图像信息，并利用模式识别算法，对所采集的图像信息进行处理，快速确定出农产品轮廓线，从而保证农产品检测结果的精确性和真实性，进而达到精准定位农产品的目的，为促使农产品的采摘向自动化、高效化、便捷化方向不断发展打下坚实的基础。

3.3 应用于医学自动化系统中

医学领域一直是国内高新技术研发的重中之重，通过将计算机视觉技术科学地应用到医学领域中，可以促使医学不断地改革和创新。现阶段，在进行医学检测时，通常会应用到大量的选择射线等功能，而这些功能的设计和实现，离不开计算机视觉技术的应用，通过应用该技术，可以保证所采集图像信息的完整性、真实性和有效性，便于医生全面地了解和掌握患者当前的实际病情，这为后期治疗决策的制定提供重要的依据和参考。在研发新药品时，通过应用计算机视觉技术，可以准确无误地分析、检测和判断药品包装是否合格，同时，利用传送装置，向指定的位置快速、安全地运送药品。传送装置主要包含分离区、检测区两个区域，通过使用摄影机，可以智能化采集和整理药品在整个传送过程的图像[10]，并将整理好的图像信息安全、可靠地传输到计算机系统中，由计算机系统智能化、高效化分析和整理这些信息内容，然后，智能化、精确化识别和检测不达标的药品，并将不达标的药品单独放置到分离区中，从而达到精确筛选不达标药品的目的，使得企业生产效率和效果得以大幅度提高。

3.4 应用于电力自动化系统中

现阶段，在电力行业中，计算机视觉技术的应用可以为电力自动化系统稳定运行提供一定的辅助作用。在计算机视觉技术的应用背景下，不仅可以突破传统检测方法的局限性，还能提高电力系统运行的稳定性和安全性。

3.4.1 在线检测

随着电力自动化系统的快速发展，电气设备逐渐向状态检修模式不断演变。在进行设备状态检测时，要做好在线状态监测工作，而计算机视觉技术应用主要集中体现在电力设备红外图像的智能化检测和识别。

对于电力设备而言，其红外图像与表面温度两者息息相关，所以，通过使用红外热像仪，可以实现对设备红外图像的快速拍摄，为后期图谱分析工作的开展提供一定的依据和参考。目前，电力设备运行状态的在线化检测直接影响整个发电厂的温度管理水平。

3.4.2 移动物体的自动识别报警

在计算机视觉技术的应用背景下，通过运用差分图像法，可以估计正在运动的物体，在无人值班的情况下，可以利用微波双鉴探测器，防范处理变电站周边情况，一旦出现非法闯入现象，系统会自动识别异常情况，并发出相应的报警声。为充分发挥和利用计算机视觉技术的应用优势，需要借助摄像机、图像处理器，对非法入侵行为进行实时监测，有效地提高最终检测结果的精确性和真实性。

3.4.3 现场烟雾、火灾等异常情况的识别报警

在识别报警这些异常情况时，要鉴别和处理现场某一时间段所拍摄到的图像数据。但是，某些变化并非属于异常现象，此时，系统不应该发出报警声。例如，早晚时间差所造成的光线亮度变化，为避免系统在非异常变化情况下进行报警，需要利用相关算法，对某些有规律的变化进行滤除处理，但是，对于突发性的闪电问题而言，其预计难度较大，同时，不属于异常变化情况，此时，难以对其进行滤除处理，而计算机视觉技术的出现和应用，可以帮助相关人员利用红外测温技术，识别报警火灾情况，并借助图像识别方法，对其进行精确化分析和判断，便于后期消防工作的有效开展。

4 结语

综上所述，在科技水平的不断提高下，计算机视觉技术应运而生，并凭借着自身安全可靠、智能性高、灵活性强等特点，被广泛地应用于自动化领域中，并取得了良好的应用效果，有效地简化了产品生产流程，保证了产品生产质量。但是，随着社会经济水平的不断提高，相关企业要想顺应信息时代发展潮流，就需要重视对计算机视觉技术的创新和应用，同时，还要实时地优化和完善产品生产工艺，从而为人们提供高质量的自动化服务体验，进而促使国内经济市场的健康、可持续发展。由此可见，计算机视觉技术作为一种先进、新型技术，具有较高的应用价值和应用前景，值得被进一步推广和应用。

引用

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[2] 邵云蛟,吴屏,操昊鹏,等.计算机视觉技术及其在电力系统自动化中的应用[J].中国科技纵横,2021(8):32-33.

[3] 陈海远,顾雅青.计算机视觉技术在电力系统自动化中的应用[J].软件,2022,43(9):7-9.

[4] 杨益辉,邹湘月,徐清波,等.计算机视觉技术在蚕业生产中的应用进展[J].四川蚕业,2022,50(1):16-18.

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[7] 卢莹莹.计算机视觉技术在农业自动化中的应用[J].南方农机,2020,51(16):69-70.

[8] 关金名.分析计算机视觉技术及其在电力系统自动化中的应用[J].中国新通信,2019,21(5):117-120.

[9] 王青.计算机视觉技术及其在电力系统自动化中的应用[J].通信电源技术,2019,36(1):213-214.

[10] 张功营,黄德强.计算机视觉技术及其在电力系统自动化中的应用[J].数字化用户,2019(19):188-200.