導(dǎo)語：如何才能寫好一篇計(jì)算機(jī)視覺的基本任務(wù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：數(shù)字?jǐn)z影測量 計(jì)算機(jī)視覺 多目立體視覺 影像匹配

引言

攝影測量學(xué)是一門古老的學(xué)科，若從1839年攝影術(shù)的發(fā)明算起，攝影測量學(xué)已有170多年的歷史，而被普遍認(rèn)為攝影測量學(xué)真正起點(diǎn)的是1851―1859年“交會(huì)攝影測量”的提出。在這漫長的發(fā)展過程中，攝影測量學(xué)經(jīng)歷了模擬法、解析法和數(shù)字化三個(gè)階段。模擬攝影測量和解析攝影測量分別是以立體攝影測量的發(fā)明和計(jì)算機(jī)的發(fā)明為標(biāo)志，因此很大程度上，計(jì)算機(jī)的發(fā)展決定了攝影測量學(xué)的發(fā)展。在解析攝影測量中，計(jì)算機(jī)用于大規(guī)模的空中三角測量、區(qū)域網(wǎng)平差、數(shù)字測圖，還用于計(jì)算共線方程，在解析測圖儀中起著控制相片盤的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)，交會(huì)空間點(diǎn)位的作用。而出現(xiàn)在數(shù)字?jǐn)z影測量階段的數(shù)字?jǐn)z影測量工作站（digital　photogrammetry　workstation，DPW）就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)+各種功能的攝影測量軟件。如果說從模擬攝影測量到解析攝影測量的發(fā)展是一次技術(shù)的進(jìn)步，那么從解析攝影測量到數(shù)字?jǐn)z影測量的發(fā)展則是一場技術(shù)的革命。數(shù)字?jǐn)z影測量與模擬、解析攝影測量的最大區(qū)別在于：它處理的是數(shù)字影像而不再是模擬相片，更為重要的是它開始并將不斷深入地利用計(jì)算機(jī)替代作業(yè)員的眼睛。[1-2]毫無疑問，攝影測量進(jìn)入數(shù)字?jǐn)z影測量時(shí)代已經(jīng)與計(jì)算機(jī)視覺緊密聯(lián)系在一起了[2]。

計(jì)算機(jī)視覺是一個(gè)相對(duì)年輕而又發(fā)展迅速的領(lǐng)域。其目標(biāo)是使計(jì)算機(jī)具有通過二維圖像認(rèn)知三維環(huán)境信息的能力，這種能力將不僅使機(jī)器能感知三維環(huán)境中物體的幾何信息，包括它的形狀、位置、姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)等，而且能對(duì)它們進(jìn)行描述、存儲(chǔ)、識(shí)別與理解[3]。數(shù)字?jǐn)z影測量具有類似的目標(biāo)，也面臨著相同的基本問題。數(shù)字?jǐn)z影測量學(xué)涉及多個(gè)學(xué)科，如圖像處理、模式識(shí)別以及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等。由于它與計(jì)算機(jī)視覺的聯(lián)系十分緊密，有些專家將其看做是計(jì)算機(jī)視覺的分支。

數(shù)字?jǐn)z影測量的發(fā)展已經(jīng)借鑒了許多計(jì)算機(jī)視覺的研究成果[4]。數(shù)字?jǐn)z影測量發(fā)展導(dǎo)致了實(shí)時(shí)攝影測量的出現(xiàn)，所謂實(shí)時(shí)攝影測量是指利用多臺(tái)CCD數(shù)字?jǐn)z影機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行影像獲取，并直接輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，在實(shí)時(shí)軟件的幫助下，立刻獲得和提取需要的信息，并用來控制對(duì)目標(biāo)的操作[1]。在立體觀測的過程中，其主要利用計(jì)算機(jī)視覺方法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)代替人眼。隨著數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，數(shù)字近景攝影測量已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。近景攝影測量是利用近距離攝影取得的影像信息，研究物體大小形狀和時(shí)空位置的一門新技術(shù)，它是一種基于數(shù)字信息和數(shù)字影像技術(shù)的數(shù)據(jù)獲取手段。量測型的計(jì)算機(jī)視覺與數(shù)字近景攝影測量的學(xué)科交叉將會(huì)在計(jì)算機(jī)視覺中形成一個(gè)新的分支――攝影測量的計(jì)算機(jī)視覺，但是它不應(yīng)僅僅局限于地學(xué)信息[2]。

1.　計(jì)算機(jī)視覺與數(shù)字?jǐn)z影測量的差異

1.1　目的不同導(dǎo)致二者的坐標(biāo)系和基本公式不同

攝影測量的基本任務(wù)是嚴(yán)格建立相片獲取瞬間所存在的像點(diǎn)與對(duì)應(yīng)物點(diǎn)之間的幾何關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)利用攝影片上的影像信息測制各種比例尺地形圖，建立地形數(shù)據(jù)庫，為各種地理信息系統(tǒng)建立或更新提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，它是在測繪領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展起來的一門學(xué)科。

而計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的突出特點(diǎn)是其多樣性與不完善性。計(jì)算機(jī)視覺的主要任務(wù)是通過對(duì)采集的圖片或視頻進(jìn)行處理以獲得相應(yīng)場景的三維信息，因此直到計(jì)算機(jī)的性能提高到足以處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)它才得到正式的關(guān)注和發(fā)展，而這些發(fā)展往往起源于其他不同領(lǐng)域的需要。比如在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用計(jì)算機(jī)來替代人工視覺。

由于攝影測量是測繪地形圖的重要手段之一，為了測繪某一地區(qū)而攝影的所有影像，必須建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系。而計(jì)算機(jī)視覺是研究怎樣用計(jì)算機(jī)模擬人的眼睛，因此它是以眼睛（攝影機(jī)中心）與光軸構(gòu)成的坐標(biāo)系為準(zhǔn)。因此，攝影測量與計(jì)算機(jī)視覺目的不同，導(dǎo)致它們對(duì)物體與影像之間關(guān)系的描述也不同。

1.2　二者處理流程不同

2.　可用于數(shù)字?jǐn)z影測量領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)視覺理論――立體視覺

2.1　立體視覺

立體視覺是計(jì)算機(jī)視覺中的一個(gè)重要分支，一直是計(jì)算機(jī)視覺研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一，在20多年的發(fā)展過程中，逐漸形成了自己的方法和理論。立體視覺的基本原理是從兩個(gè)（或多個(gè)）視點(diǎn)觀察同一景物，以獲取在不同視角下的感知圖像，通過三角測量原理計(jì)算像像素間的位置偏差（即視差）來獲取景物的三維信息，這一過程與人類視覺的立體感知過程是類似的。一個(gè)完整的立體視覺系統(tǒng)通?？煞譃閳D像獲取、攝像機(jī)定標(biāo)、特征提取、影像匹配、深度確定及內(nèi)插等6個(gè)大部分[5]。其中影像匹配是立體視覺中最重要也是最困難的問題，也是計(jì)算機(jī)視覺和數(shù)字?jǐn)z影測量的核心問題。

2.2　影像匹配

立體視覺的最終目的是為了恢復(fù)景物可視表面的完整信息。當(dāng)空間三維場景被投影為二維圖像時(shí)，同一景物在不同視點(diǎn)下的圖像會(huì)有很大不同，而且場景中的諸多因素，如光照條件，景物幾何形狀和物理特性、噪聲干擾和畸變以及攝像機(jī)特性等，都被綜合成單一的圖像中的灰度值。因此，要準(zhǔn)確地對(duì)包含了如此之多不利因素的圖像進(jìn)行無歧義的匹配，顯然是十分困難的。

在攝影測量中最基本的過程之一就是在兩幅或者更多幅的重疊影像中識(shí)別并定位同名點(diǎn)，以產(chǎn)生立體影像。在模擬攝影測量和解析攝影測量中，同名點(diǎn)的識(shí)別是通過人工操作方式完成的；而在數(shù)字?jǐn)z影測量中則利用計(jì)算機(jī)代替人工解決同名點(diǎn)識(shí)別的問題，即采用影像匹配的方法。

2.3　多目立體視覺

根據(jù)單張相片只能確定地面某個(gè)點(diǎn)的方向，不能確定地面點(diǎn)的三維空間位置，而有了立體像對(duì)則可構(gòu)成與地面相似的立體模型，解求地面點(diǎn)的空間位置。雙目立體視覺由不同位置的兩臺(tái)或者一臺(tái)攝像機(jī)（CCD）經(jīng)過移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)拍攝同一幅場景，就像人有了兩只眼睛，才能看三維立體景觀一樣，然后通過計(jì)算空間點(diǎn)在兩幅圖像中的視差，獲得該點(diǎn)的三維坐標(biāo)值?，F(xiàn)在的數(shù)字?jǐn)z影測量中的立體像對(duì)技術(shù)通常是在一條基線上進(jìn)行的，但是由于采用計(jì)算機(jī)匹配替代人眼測定影像同名像對(duì)時(shí)存在大量的誤匹配，使自動(dòng)匹配的結(jié)果很不可靠。其存在的問題主要是，對(duì)存在特殊結(jié)構(gòu)的景物，如平坦、缺乏紋理細(xì)節(jié)、周期性的重復(fù)特征等易產(chǎn)生假匹配；在攝像機(jī)基線距離增大時(shí)，遮擋嚴(yán)重，能重建的空間點(diǎn)減少。為了解決這些問題，降低雙目匹配的難度，自1986年以來出現(xiàn)了三目立體視覺系統(tǒng)，即采用3個(gè)攝像機(jī)同時(shí)攝取空間景物，通過利用第三目圖像提供的信息來消除匹配的歧義性[5]。采用“多目立體視覺技術(shù)”可以利用攝影測量的空中三角測量原理，對(duì)多度重疊點(diǎn)進(jìn)行“多方向的前方交會(huì)”，既能較有效地解決隨機(jī)的誤匹配問題，同時(shí)又能增加交會(huì)角，提高高程測量的精度[2]。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，將很大程度地解決自動(dòng)匹配結(jié)果的不可靠性，提高數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

篇2

【關(guān)鍵詞】煤礦機(jī)電；遠(yuǎn)程監(jiān)控；故障診斷；設(shè)備管理

由于煤礦機(jī)電處于相對(duì)惡劣的工作環(huán)境中，煤礦機(jī)電設(shè)備多承受變載荷，煤礦機(jī)電的監(jiān)控與故障診斷要求實(shí)時(shí)性較高，機(jī)械的故障原因復(fù)雜。對(duì)于煤礦機(jī)電設(shè)備的管理，只有可靠的及時(shí)的監(jiān)控技術(shù)和故障診斷系統(tǒng)，才可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定安全性能，降低管理運(yùn)行成本。煤礦機(jī)電設(shè)備監(jiān)控與診斷系統(tǒng)采取了數(shù)據(jù)的采集與集中監(jiān)測顯示的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)診斷，這種方式在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測中起到重要作用，及時(shí)準(zhǔn)確地診斷分析出機(jī)電設(shè)備可能出現(xiàn)的故障。

1．機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)的目標(biāo)

機(jī)電設(shè)備管理水平的高低、設(shè)備運(yùn)行的好壞、設(shè)備有效作業(yè)率的高低直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)計(jì)劃的制定、實(shí)施、產(chǎn)品、質(zhì)量、原材料的消耗以及工藝指標(biāo)的控制等方面，因此，開發(fā)和建立煤礦機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)有著重要意義。機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)的目標(biāo)如下：(1)對(duì)企業(yè)內(nèi)的設(shè)備檔案、運(yùn)行狀態(tài)、維修計(jì)劃等進(jìn)行維護(hù)、查詢，為各級(jí)管理部門提供所需的設(shè)備統(tǒng)計(jì)、查詢數(shù)據(jù)。建立符合煤礦生產(chǎn)的設(shè)備管理系統(tǒng)，以保障設(shè)備信息的動(dòng)態(tài)完整性、可靠及時(shí)性。(2)機(jī)電設(shè)備管理子系統(tǒng)應(yīng)將全部的設(shè)備管理部門、設(shè)備使用部門、財(cái)務(wù)等相關(guān)部門聯(lián)系起來，達(dá)到數(shù)據(jù)共享，形成一個(gè)完整的設(shè)備管理體系。(3)設(shè)備維修管理，支持輔助編制設(shè)備維修計(jì)劃功能；提供記錄歷次設(shè)備維修情況的輸入、存儲(chǔ)功能；提供反映維修計(jì)劃、執(zhí)行情況的相關(guān)數(shù)據(jù)；提供維修分析功能。(4)設(shè)備改造管理，支持輔助編制設(shè)備改造計(jì)劃功能；提供記錄歷次設(shè)備維改造情況的輸入、存儲(chǔ)功能；提供反映改造計(jì)劃、執(zhí)行情況的相關(guān)數(shù)據(jù)。(5)設(shè)備運(yùn)行管理，提供設(shè)備完好率等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以反映設(shè)備技術(shù)狀態(tài)和管理水平。煤礦檢測與診斷系統(tǒng)可以直觀地反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行效率及設(shè)備的安全狀況，對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的跟蹤反饋，動(dòng)態(tài)的展示機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以方便制定出合理的維修、保養(yǎng)計(jì)劃，使設(shè)備因故障造成的停工時(shí)間降到最短，延長設(shè)備的使用壽命，降低庫存量，增加經(jīng)濟(jì)效益。

2.煤礦機(jī)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的原理

2.1現(xiàn)場總線技術(shù)

現(xiàn)場總線技術(shù)是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，因而受到了許多標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體和計(jì)算機(jī)廠商的高度重視?，F(xiàn)場總線技術(shù)溝通了煤礦生產(chǎn)過程現(xiàn)場及控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。它不僅是一個(gè)基層網(wǎng)絡(luò)，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線技術(shù)是以智能傳感、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通訊等技術(shù)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，對(duì)于煤礦機(jī)電設(shè)備的管理起著重要的作用。

2.2小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

小波分析 (wavelet Analysis) 是 20 世紀(jì) 80 年代中期發(fā)展起來的一門數(shù)學(xué)理論和方法 ,由法國科學(xué)家Grossman和Morlet 在進(jìn)行地震信號(hào)分析時(shí)提出的,隨后迅速發(fā)展。小波分析的出現(xiàn)被認(rèn)為是傅立葉分析的突破性進(jìn)展 ,在逼近論、微分方程、模識(shí)識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺、圖像處理、非線性科學(xué)等方面使用小波分析取得于許多突破性進(jìn)展。

小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過現(xiàn)場調(diào)研收集1000 組傳感器收集的常見檢測記錄，依據(jù)不同的故障診斷方法、疑似故障的內(nèi)部檢查、專家討論分析等方法確定出相應(yīng)的故障類型。溫度監(jiān)測技術(shù)也己廣泛應(yīng)用于煤礦設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，但設(shè)備在即將出現(xiàn)事故溫度才會(huì)急劇上升，因此溫度檢測難以完成設(shè)備安全監(jiān)測和早期預(yù)警的重任和及時(shí)報(bào)警的現(xiàn)場要求。鐵譜技術(shù)是現(xiàn)階段煤礦行業(yè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷常用技術(shù)，美國煤礦開展 屑監(jiān)測工作較早，然而，在應(yīng)用鐵譜分析技術(shù)屬于離線監(jiān)測，大多還是從設(shè)備現(xiàn)場采集油樣，再在實(shí)驗(yàn)室制作譜片進(jìn)行油液成分分析，分析周期相對(duì)較長，速度慢，降低了設(shè)備監(jiān)測的實(shí)時(shí)性。振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)利用振動(dòng)信號(hào)對(duì)設(shè)備進(jìn)行診斷，是設(shè)備故障診斷最常用、最有效的方法之一。設(shè)備振動(dòng)信號(hào)中包含了系統(tǒng)、零部件由于磨損、疲勞、老化等因素引起的劣化和失效等重要信息，通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集、分析和處理，可以監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，識(shí)別機(jī)械設(shè)備的故障類型、故障來源，從而為設(shè)備的維修提供依據(jù)，以達(dá)到保障設(shè)備安全運(yùn)行的目的。

3.機(jī)電監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

以下是通過振動(dòng)分析儀對(duì)煤礦通風(fēng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行的故障診斷數(shù)據(jù)及處理過程：(1)振動(dòng)加速度信號(hào)波形：振動(dòng)峰峰值大小為81.6m/ss(8.16g) 峭度指標(biāo):1.8103；(2)振動(dòng)烈度信號(hào)波形：振動(dòng)烈度為29.7mm/s（最大值*0.707）；(3)振動(dòng)加速度信號(hào)包絡(luò)譜分析。

分析結(jié)果：一是風(fēng)機(jī)軸承型號(hào)為NU324，軸承故障頻率為內(nèi)圈損傷故障頻率97.5Hz，外圈損傷故障頻率為65Hz，滾動(dòng)體損傷故障頻率為60Hz。分析圖譜中未發(fā)現(xiàn)與軸承各故障頻率相對(duì)應(yīng)的成分；二是從振動(dòng)加速度時(shí)域波形可以看出風(fēng)機(jī)振動(dòng)劇烈，峰峰值達(dá)到80m/ss，此外，時(shí)域波形上存在雜亂毛刺，說明風(fēng)機(jī)零部件存在摩擦現(xiàn)象；三是振動(dòng)加速度信號(hào)頻譜圖中沒有出現(xiàn)明顯的軸承故障頻率成分，在700Hz附近存在明顯的邊頻帶現(xiàn)象，對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)解調(diào)分析，得出的調(diào)制頻率為12.5Hz，與風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率750rpm相對(duì)應(yīng)；四是由于振動(dòng)加速度信號(hào)振動(dòng)峭度指標(biāo)為1.8，小于3，所以風(fēng)機(jī)振動(dòng)劇烈原因不是由軸承故障引起的沖擊性故障；五是由振動(dòng)波形中摩擦現(xiàn)象，以及故障調(diào)制頻率12.5Hz，可以判斷風(fēng)機(jī)振動(dòng)劇烈原因與葉片有關(guān)，且葉片存在摩擦現(xiàn)象。

結(jié)論：檢修發(fā)現(xiàn)剛安裝風(fēng)機(jī)的葉片與機(jī)殼出現(xiàn)嚴(yán)重摩擦，檢修后運(yùn)行正常。

總之，煤礦機(jī)電設(shè)備管理涉及內(nèi)容廣泛，信息復(fù)雜，數(shù)據(jù)量大。在傳統(tǒng)手工管理方式下，信息的采集和反饋速度慢，數(shù)據(jù)失真、丟失嚴(yán)重，導(dǎo)致了設(shè)備管理的各個(gè)環(huán)節(jié)相互脫節(jié)，各種指標(biāo)的分析不準(zhǔn)確，計(jì)劃與實(shí)際脫離，影響了設(shè)備管理水平的提高。因此，企業(yè)開發(fā)設(shè)備管理信息系統(tǒng)的基本任務(wù)，就是要通過將信息技術(shù)和管理技術(shù)結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備管理人員的工作，提高工作效率，達(dá)到促進(jìn)設(shè)備管理現(xiàn)代化，為提高企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗、確保安全生產(chǎn)、增加經(jīng)濟(jì)效益等服務(wù)的目的。

煤礦機(jī)電監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)及時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別核心零部件故障的微弱特征信號(hào)，必將為潛在故障預(yù)示和演化、壽命預(yù)測和制定維修策略提供技術(shù)支持，從而提高煤礦關(guān)鍵裝備整體運(yùn)行安全性和可靠性，實(shí)現(xiàn)由“事后維修”到“預(yù)知維修”的轉(zhuǎn)變，避免意外停機(jī)及惡性事故發(fā)生，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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