基于机器视觉的颜色识别系统设计

黄金荣 张冰雪 张悬光等

摘 要：随着自动化技术的进一步发展，机器越来越向着自动化、智能化的方向发展，机器也开始具备了一些人类的基本功能，其中，机器视觉就是其中一种功能，机器视觉的发展是通过有效的程序设计和数据采集、分析、处理等过程，实现对于物体的颜色、形状、大小等参数的有效识别和计算，为生产和发展提供有效的技术支持，提升工作效率，减少人力成本。本文就机器视觉的颜色识别系统进行设计，探究机器视觉颜色识别系统设计实现的有效对策。

关键词：机器视觉；颜色识别；系统设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.182

借助相关软件公司开发的相关Labview平台，能够通过程序编写建立虚拟仪器系统，并组建简单的外部硬件设备系统，有效收集和处理图像，识别不同物体的颜色，并计算物体的面积，中心坐标等，获得比较完备的物理参数。借助这种颜色识别系统，能够有效促进颜色的准确识别，为处理相关问题带来一定的便利。

1 颜色模型选定

研究机器视觉的颜色识别系统设计，可以选用HSL颜色模型来构建及其视觉颜色识别系统的具体框架模型。这种框架模型的构建优势比较明显，其一，系统的亮度分量和图像的彩色信息没有直接的关系，其次，模型中颜色饱和度和人体视觉系统的颜色获取方式比较类似，能够基本模拟人体视觉的颜色获取过程和效果，这些优势能够保证该模型的使用能够实现比较理想的图像处理效果。模型系统还具备一定的计算能力，这些功能的有效实现得益于人体视觉系统的相关结构和信息获取规律研究。借助图像采集卡能够有效采集相关的图像类型，并能够实现不同，图像模型的有效转换，而这种转换关系呈非线性。

2 机器视觉系统硬件组成

在经典的机器视觉系统设计中，一般都会包含基本的模块组成部分，其中最主要的组成部分包括照明、镜头、图像采集卡、相机、视觉处理器。本次研究中使用的是Advanced IIIumination公司研发生产的RL1424-660LED光源，采用照明方法主要是向前照射的，使用智能相机作为图像采集和处理的具体采集通道，选择市场中应用口碑较好的系统视觉镜头品牌作为镜头显示部分。使用NI17型号的智能相机集成图像采集卡和图像处理器，可以实现对于图像的分析处理，还可以使用正太NI视觉算法进行运算，借助这一智能相机还能够有效完成相关的检测任务，提升系统的识别工作效率。

3 机器视觉系统软件设计

借助Labview这一系统开发工具，以及Windows XP系统开发平台进行基于机器视觉的颜色识别系统设计。这要对于系统的启动程序界面以及主程序界面等进行设计优化。借助相应的视图软件开发工具能够有效简化界面设计，提升界面的美觀性。针对主程序的界面设计中，可以针对重要按钮进行时间结构设计，还能实现按钮互锁，对于进一步提升系统指令的响应效率，提升系统稳定性和操作便利性等也具有一定的促进作用。

在机器视觉系统的软件设计中，启动程序界面的主要工作任务是将视觉系统在开机前的有关硬件实现有效连接，并对于相关硬件的正常工作状态进行检测，做好充分的初始化应用准备工作。在系统的界面设计上，包括主程序设计，这一主程序界面上，分为左右两部分，其中，左边主要是借助摄像头进行图像的有效收集，右边主要是对于收集的图像进行处理和显示。就主程序界面的基本功能按钮设计来看，主要有开始采集、停止采集、退出系统、单色识别、多色剔除、相似识别、通信口等。其中，“退出系统”按钮也是事件结构设计的产物，退出的事主程序界面，发挥结束采集任务的作用，而“开始采集”、“停止采集”、“退出系统”这些按钮采用的设计方式是按钮互锁，这样设计师为了对于用户的一些错误的操作进行限制，有利于提升系统的运行工作效率，避免系统故障出现。“单色识别”按钮可以完成用户指定的颜色识别任务，在众多的颜色中挑选中用户指定的颜色，并在右侧窗口中显示出来。“多色剔除”按钮的主要功能是对于用户指定颜色之外的其他颜色的物体进行识别，并将识别的结果在右侧窗口显示出来。“相似识别”按钮的功能是对于两种物体颜色相近的情况进行识别。

因为采集到的图像往往包含各种复杂的噪声，加上光照条件以及环境光源等影响，因此，需要对于相关的图像实施有效的处理，而要想减少系统对于图像的处理消耗的时长，可以把收集到的众多图像采用一定的算法来运算转化，成为单幅图像，这种图像的转化主要是为了更好的为系统提供有效的执行依据。

4 实践应用

使用数码相机在静止状态下对于原始彩色图像进行采集，在进行均值化处理后得到成熟的图像。针对图中未成熟的苹果（绿色）采取颜色识别系统进行识别，得出相应的结果显示，结果中对于未成熟的苹果的具体数量和位置都进行了准确的显示，验证了这种基于机器视觉的颜色识别系统对于颜色的识别是准确有效的，能够快速进行识别和定位，这对于相关工作的开展具有一定的指导性意义，能够帮助提升视觉识别效率，帮助生产和决策的合理制定。

5 总结

基于机器视觉的颜色识别系统设计，能够借助有效的硬件和软件设定，做好数据和彩色、图像等的采集，借助颜色识别系统的相关功能按钮，按照用户自身的识别需要来操作，再进行系统识别，能够发挥较好的颜色识别工作效益，这一颜色识别技术的应用对于提升系统工作效率，促进生产发展具有一定的积极作用，值得应用和推广。

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