基於邊緣檢測技術的溫度計自動檢定裝置研製
基礎科學
作者：段宏
摘 要 本文將介紹運用邊緣檢測技術，將感溫液柱的圖像變化信息轉化為數字化的溫度計示值，在改造溫度計檢定槽的基礎上，又將預先設定好的插槽旋轉角度和攝像機的運動高度輸入計算機，然後在溫度計的網絡互聯係統中傳遞給將數字化的圖像信息服務終端，實現溫度計的檢定自動化。
關鍵詞 邊緣檢測技術；溫度計；自動檢定裝置
中圖分類號TH7 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）109-0126-02
0 引言
玻璃液體溫度計是一種根據熱脹冷縮原理製成的膨脹式溫度計。溫度計需要定期進行檢定，可以根據溫度計的使用情況確定多長時間檢定一次，這個時間通常不能超過1年。目前溫度計的檢定方法是通過對其外觀、示值穩定性以及示值誤差來進行檢定。但傳統的檢定方法工作效率不高，需要的勞動量較多而且讀數誤差偏大。因而，為了能夠提高檢定的效率以及準確性，利用邊緣檢測技術，開發了一款能夠自動識別溫度計示值的軟件，並改造了的檢定槽。從而研製出了自動化的溫度計檢定裝置，使溫度計的檢定不再依靠大量的人工勞動。
1邊緣檢測技術的現狀
邊緣是圖像的最基本特征之一，由於邊緣部分存儲有可以識別圖像的信息，因此檢測圖像的邊緣在圖形分析和計算機視覺等領域中有重要的應用作用，是識別和分析圖像的重要手段，所以可以使用邊緣檢測技術獲得圖像信息或識別圖像模式。
1.1邊緣檢測的常見方法
1.1.1樣板匹配法
處理的非常好的微小的圖像邊緣可以構建出原圖像邊緣的樣板，將選擇範圍內的圖片像素與邊緣樣板對照，最終可以將圖像邊緣部分確定出來。例如，可以通過方向邊緣模板檢測出圖片不同方向的邊緣。
1.1.2紋路邊緣檢測法
不同類型圖像的圖形主體和背景的紋路不同，可以通過比較不同的紋路區的灰度級的平均值不同的特性檢測圖像邊緣；相反，如果圖像背景和對象的紋路相似或圖像的灰度平均值相同，就不能使用紋路邊緣檢測的方法。
1.1.3利用連續小波檢測邊緣
細胞圖像邊緣檢測一般以小波分析為基礎，但是因為小波分析可以局部進行時-頻分析，所欲圖像的能量可以被集中在邊緣區域，再加上圖像突變的灰度值可以在局部取得最大值，它的變換膜的值可以反映邊緣點的特性。噪聲會使檢測圖像的邊緣內側的小波的變換膜減小，因此利用連續小波邊緣檢測法檢測圖像邊緣時，噪聲就具有了濾波的功能。
除以上具體介紹的三種邊緣檢測技術外，邊緣聚焦、增強邊界和曲線及微分算子法等圖像邊緣檢測方法也是邊緣檢測的常用方法。可以根據圖像的邊緣特點選擇合適的方法進行邊緣檢測，已達到良好的檢測效果，提高圖像分析的可靠性。
1.2邊緣檢測技術的現狀
從最初的梯度分析法到現在的小波時/頻分析法，由原來的經典邊緣檢測算子法到如今的神經網絡分析法，邊緣檢測技術經曆了一個較長的發展曆程。但是一直以來對邊緣檢測技術的研究都是以如何找出不具連續性的強度變化、抑製細節和噪聲作用及保持邊緣定位精細度三個問題為中心的。由於圖像不同或同一圖像用處不同，要用到的邊緣檢測技術也不一樣，可以針對具體情況聯合使用多種方法進行邊緣檢測，同時也要不斷地發展新技術，迎合圖像邊緣檢測技術將來的發展趨勢。
2邊緣檢測技術在溫度計檢定裝置中的應用
長久以來，溫度計的檢定一般都是利用望遠鏡人工觀測和記錄溫度計的指示值，這種方法的效率不高，工人也要不停的工作，疲勞工作等各種原因造成的讀數誤差使溫度計的鑒定工作並不準確。由於在油料的化驗和計量工作中經常會用到玻璃液體溫度計，因此本文將以為檢定玻璃液體溫度計而設計的自動裝置為例，探討邊緣檢測技術在溫度計檢定裝置中的應用。
2.1自動檢定裝置的組成和工作原理
計算機控製係統、跟蹤定位控製執行單位、跟蹤定位攝像單位、溫度計插槽自動定位單位和高精度精密恒溫槽等原件共同組成了玻璃液體溫度計的自動檢定裝置。通常進行溫度計檢定的順序為：標準樣本溫度計→被檢測的溫度計1→被檢測的溫度計2→···→被檢測的溫度計n→被檢測的溫度計n→···→被檢測的溫度計2→被檢測的溫度計1→標準樣本溫度計。為了嚴格遵守《檢定規程》，設計溫度計插槽時將其設計成兩層的圓盤狀插槽，用圓形彈簧將先後插入插槽的標準樣本溫度計和被測溫度計固定住。溫度計插槽自動定位元件在精密度較高的電機帶動性作旋轉運動，同時跟蹤攝像定位單元也隨電動機沿精密絲杆作上下的垂直於插槽的運動；在計算機的控製係統中設定旋轉的角度和運動的高度，並命令控製係統發送設定數據給跟蹤定位控製操作單位的單片機，采集到的溫度計液柱圖像將借助視頻連接線傳輸給計算機，由分析圖像的軟件將溫度計液柱圖像數字化為溫度計示值，最終從計算機獲得檢定信息、原始記錄合檢定證書。