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人工智能-图像处理-基于图像处理技术的油管识别系统的设计与实现.pdf
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人工智能-图像处理-基于图像处理技术的油管识别系统的设计与实现.pdf
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基于图像处理技术的油管识别系统的设计与实现
基于图像处理技术的油管识别系统的设计与实现
摘 要
油管是石油行业最重要的工业运输产品,它承担着石油的运输和开采工作,
并且使用的数量非常庞大
[1-4]
,因此对油管的有效利用和管理显得尤为重要。据
统计每年因油管爆裂、腐蚀或服役超期等因素导致的石油泄漏或爆炸等重大事故
存在不小的比例,造成了巨大的经济损失
[5-8]
。为改善这种情况,许多石油部门
采用对油管进行制作标识的方法来实现油管的利用和管理,再通过对标识进行识
别完成对油管的分拣工作
[9-10]
,这样可以有效地将油管按照级别和利用情况进行
有序的管理和使用。
随着现代化科技的发展和自动化系统的实现,自动化技术也涉及到石油领域,
目前某采油大队仍然采用传统的人工识别完成对油管的分拣工作,由于人为因素
的存在,分拣工作的效率一直保持较低效率,这种传统的方式不仅造成了分拣效
率不高,同时正确率也较低,为改变这种现状,实现油管自动化分拣的目的
[11-12]
,
本文针对某采油大队油管分拣工作的相关背景了解,为达到对油管分拣自动化的
需求,设计了对油管图像的识别系统来取代人眼识别标识的工作,本文在参考大
量相关资料之后,基于图像处理技术,利用 Java 编程实现了标识识别系统。通
过对油管标识图片的图像处理,获取了标识区域的信息,再经过系统对标识的有
效识别并输出正确的编码值,完成油管标识的识别,此系统对部分油管标识图进
行了测试,都取得了正确的编码值,证明了系统的可行性。
本文设计和实现的识别系统主要完成了以下部分内容:
(1) 首先完成了对油管样例图的数字化,获取图像的灰度值,为后续的
图像处理提供了条件。
(2) 为去除图像中较大的噪声,采用了图像增强技术中的均值滤波、中
值滤波对图像进行了有效的去除噪声处理,取得显著效果。
(3) 去除噪声之后,为得到标识区域的信号,采用图像分割技术,对信
号进行边缘检测,实现对背景和目标区域内平滑,边缘锐化的效果。
(4) 对于图像分割后的区域进行二值化处理之后得到含有 0 和 1 的编码
万方数据
基于图像处理技术的油管识别系统的设计与实现
II
值,再通过确定“回”型定位符位置,系统输出定位符中间区域的
二进制编码,即油管标识符信息。
(5) 在原有系统的研究基础之上,本文又采用另一种方法对系统进行设
计改进,先利用 Sobel 算子对图像标识显示效果较差的图像进行了
处理,通过输出中间结果观察到明显降低了噪声,取得了较好的效
果,初步得到了编码值信息。
(6) 本文将两种设计的方法进行了对比和分析,比较了二者的利弊。
关键词:图像处理;识别系统;java;提取信号
万方数据
基于图像处理技术的油管识别系统的设计与实现
The design and implementation of pipeline identification
system based on image processing
Abstract
Pipeline is the most important industrial transportation product in petroleum
industry, it is used to transport and mining oil, the amount of it is very large, so it is
particularly important to use and manage effectively. According to statistics, the
proportion of oil leakage or explosion accidents is not small that caused by blowout,
corrosion or service extended and so on, which has caused huge economic losses. To
improve this situation, many industry use the different mark on the pipeline to
distinguish and manage them, through the study of the recognition, we can realize to
sort the pipeline effectively based on the mark that stands for pipeline’s attribute.
With the development of science and technology, the realization of automation
system, automation technology is also involved in oil field, a production brigade still
adopts the traditional artificial identification to sort pipeline, as a results of the
existence of human factors, the efficiency of sorting work has remained relatively low
status, the traditional way not only caused the sorting slowly, but also accuracy is very
low. In order to change the situation and realize the automatic sorting of pipeline,
firstly the article realize the background of pipeline sorting work, then design a simple
identification system to replace the human eyes to finish the work of identifying the
pipeline. Based on the reference of relevant data and image processing technology, we
use Java programming to achieve the identity recognition system. Through the image
processing of the pipeline mark, we can get the information, and the system can
identify the effective part, at last, the system exports the correct coding of the mark,
we imported a picture of the mark, the system output the correct coding and has a
better result.
In this paper, the design and implementation of recognition system is mainly
completed the following parts:
(1) The sample picture of pipeline is completed the digitization and the computer
gets the image grey value, which provides the conditions for subsequent
image processing.
(2) To remove the large noise in the image, we adopt the average filtering and
median filtering in image enhancement technique to remove the image noise
processing, achieving better effect.
(3) After removing the noise signals for identification area, we adopt the
technology of image segmentation to detect the edge of signal, at last, the
background and target become smooth, the edges become sharp.
(4) After binarization processing on the segmentation area, the system gets the
coding of “1” and “0”, through the “回”type locator position, the system
output the binary code in the middle of locator area.
(5) Based on the research of original system, this paper also uses another
万方数据
基于图像处理技术的油管识别系统的设计与实现
II
method to design the identification system, at first, the system uses Sobel
operator of image processing for the poorer picture, from which we can see
the result after removing the noise is obviously, it lays a foundation for
subsequent identification.
(6) In this paper, two design methods are compared and analyzed, at the moment,
this paper compared the advantages and disadvantages of them.
Key words: image processing; identification system; java; extract signal
万方数据
基于图像处理技术的油管识别系统的设计与实现
目 录
1.绪论 ....................................................................................................................................... 1
1.1 课题研究背景和意义 ............................................................................................... 1
1.2 数字图像处理技术的发展及研究现状 ............................................................... 2
1.3 本文的主要研究内容和安排 ................................................................................. 5
2.图像处理技术的基础理论 ....................................................................................... 7
2.1 图像数字化技术 ........................................................................................................ 7
2.2 图像的几何变换 ......................................................................................................... 9
2.3 图像增强技术 ........................................................................................................... 11
2.3.1 中值滤波 ....................................................................................................... 13
2.3.2 均值滤波 ....................................................................................................... 15
2.3.3 图像分割 ....................................................................................................... 16
3.识别系统的设计与实验 .......................................................................................... 24
3.1 设计原则 ..................................................................................................................... 24
3.2 系统设计内容及步骤.............................................................................................. 24
3.2.1 基于扫描线方法的识别设计 ................................................................... 25
3.2.2 基于全局图像处理方法的识别设计 ..................................................... 27
3.3 实验过程及代码实现 ............................................................................................. 29
3.3.1 基于扫描线方法的实现过程 .................................................................. 29
3.3.2 基于全局图像处理方法的实现过程 ..................................................... 40
4.识别系统的功能界面 ................................................................................................ 46
5.结论和展望 ..................................................................................................................... 49
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