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檢測系統設計論文范文1
系統概述
待檢測車輛需要經過檢測通道，如圖1所示。將紅外攝像頭放置于通道中間，獲得車底部熱感應圖像。為了獲取較廣的視角以及較小形變的圖像，紅外攝像頭安放的仰角為40°。由于監控室與檢測通道的距離較遠，且通道數較多，因此需要通過光端機將所獲取的視頻傳輸給監控室控制臺PC機。檢測軟件根據本文提出的檢測算法對捕獲到的圖像進行分析，若判斷車輛底部藏人則向系統發出報警信號，以便其通過控制安全桿做出相應攔截措施。視頻傳輸示意圖，如圖2所示。
軟件設計
軟件設計采取的基本實現策略是先定位后檢測。首先進行運動車輛檢測，其次根據車輛的自身特征，定位可疑目標在車輛底部可能的藏匿部位。當區域定位完成后，對該區域進行感興趣區域（RegionOfInterest，ROI）的選取。最后對ROI進行檢測，判斷是否藏人。檢測系統流程圖如圖3所示。通過對車輛的掃描檢測過程，查出藏匿于車底的可疑目標，實現自動檢測。
1圖像去噪
圖像去噪是圖像預處理的一個環節，也是整個圖像預處理中的關鍵一步。在對運動車輛定位的過程中，針對車輛與環境對比度大、信息豐富，受噪聲影響較小等特點，只需對圖像采用常規的均值濾波進行處理。而在檢測目標時，為了在去除噪聲的同時，最大程度的保存目標的邊緣信息，采用了基于開關控制的組合濾波。濾波器的基本思路是將圖像劃分為三類區域：孤立噪聲點區、平坦區和邊緣信息區。其主要處理原則為：孤立噪聲點區的灰度與其鄰域往往有較大的差異，可按照椒鹽噪聲進行處理，選用中值濾波器；平坦區往往包含高斯噪聲，可采用加權均值濾波器加以消除；邊緣信息區包含了圖像的細節信息，應作為保留區域不做處理。將處理后的三個區域加以合成，即得到了去噪后的圖像。
濾波器性能的關鍵在于分類開關的設計，借用順序統計濾波的思路，將濾波器設計成N×N的掩模算子，N為奇數，使該掩模在整個圖像上滑動，對它所覆蓋的圖像中的像素點xi進行排序，得到序列x（1），x（2）……x（N^2），利用排序結果設計下面的分類規則：a、b為排序后的位置偏移量，Ta和Tb為閾值。基于開關控制的組合濾波算法就包括這么幾個步驟：（1）對掩模覆蓋的圖像像素點進行排序；（2）利用分類規則進行三個區域劃分；（3）對孤立噪聲點區進行中值濾波，對平坦區進行均值濾波；（4）將處理后的區域合成，得到去噪圖像。
2車輛檢測及目標區域的定位
2.1運動車輛檢測
對于實時性要求較高的場合，運動目標的檢測一般用背景差分法和幀間差分法。背景差分法是利用序列中當前幀圖像與背景圖像的差分來消除背景、提取運動目標區域的一種技術。背景差分法可根據實際情況設定差分閾值，所得到的結果直接反映了運動目標的大小、形狀和位置，可以得到比較精確的運動目標信息，但該方法應用于紅外目標檢測時易受環境溫度、天氣等外界條件變化的影響。幀間差分法是利用視頻序列中連續的兩幀或多幀圖像的差異來檢測和提取運動目標。該方法對場景的變化不太敏感，適用于動態環境，穩定性好。不足之處是：1）無法抽取完整的運動目標，僅能得到運動目標的邊界；2）運動目標提取效果依賴于幀間時間間隔的合理選擇。本文針對待檢測目標所處背景在短時間內為靜態背景，而較長時間內背景會發生動態變化的特點，并結合兩種方法的優點，設計出改進的背景差分法。算法原理圖如下：其中F(K)為當前幀，B為通過隔幀幀差法求得的當前背景圖像，D為差分結果圖，R為二值化圖像。
該算法繼承了幀間差分法對場景變化不太敏感的優點，能準確更新背景差分法所需要的當前背景圖，進而提取出完整的運動目標。下面是采用基本背景差分法和改進后背景差分法，在不同時候背景更新保存的背景圖片?；颈尘安罘址ㄔ谙到y長時間運行之后，會出現背景更新出錯，檢測流程紊亂，從而產生檢測系統失效現象。而采用改進的背景差分法，即使是經過長時間運行，系統也能確保背景更新的準確。
2.2目標區域定位
由于運動車輛特性已知，在其運動的過程中，可以通過對目標局部圖像進行特征提取，定位可疑區域。目標的一般特征包括點、邊緣、區域和輪廓。點特征對圖像的分辨率、旋轉、平移、光照變化等有很好的適應性，常用的點特征描述算子如SIFT、SURF等都具有很高的精度，但這些算法復雜度高，難以滿足實時檢測的要求，并且紅外圖像特征點往往較少，采用點描述算子并不能達到令人滿意的效果。因此本文根據實際目標的特性，采用了對線、面特征進行描述的方法來標注運動車輛。運動的車輛受車底傳動抽、燃燒室以及空間限制，目標一般躲藏于車廂后輪位置。
為了準確定位目標區域，目標區域進入視場之前的運動車輛局部特征需要重點描述。車廂底部進入攝像頭視場時如圖6(a)所示。為了提取車輛的直線特征，需要對車底圖像進行邊緣提取。常見的邊緣檢測算子有：Laplace、Sobel以及Canny等。由于Laplace算子常常會產生雙邊界，而Sobel算子又往往會形成不閉合區域，對后面直線檢測都會產生不利的影響。
Canny算子克服了上述算子的缺陷，能夠盡可能多的標識出圖像中的實際邊緣，并且能夠將較小的間斷點進行連接，因此能夠形成較為完整的邊界線。Canny算子是最優的階梯型邊緣檢測算法，本文采用選用Canny算子進行圖像的邊緣檢測。邊緣檢測結果如圖6(b)所示，較為明顯且具有特征不變性的為直線邊緣。當可能藏人的區域進入攝像頭視場時，車底圖像的直線特征隨之消失（如圖6(c)），因此可以利用圖像的直線特征來定位后輪檢測區域。Hough變換檢測直線是較為理想的直線檢測方法，由PaulHough于1962年提出。經過Hough變換后，根據已知的目標直線位置、角度、長度，選取符合條件的直線。圖6(b)、(c)中白色粗線為所檢測出的目標直線。
受環境因素的影響，車底直線特征可能并不明顯，因此單一的直線特征提取難以滿足檢測精度要求，如圖7所示情況。實驗發現車底面特征不易受到周圍環境、溫度的影響，因此可以進行面特征提取。選定區域為圖6(b)中虛線框內，滿足要求的特征為梯度小于一定閾值，即具有平滑特征，判斷方法是計數虛線框內邊緣點數，判斷其是否小于給定閾值。采用Sobel內核計算圖像差分其中src為輸入圖像，dst為輸出圖像，xorder為x方向的差分階數，yorder為y方向的差分階數。
由于當車底藏人時，其進入攝像頭視場會阻斷車底原有的平滑特征如圖6(d)，因此當平滑特征消失時，這時判斷是否符合定位位置特征，若符合即可進行定位檢測；若車底沒有藏人時，車底平滑特征會持續到車尾部位才結束，這時只需判斷到達車尾就可以結束檢測流程。
實驗表明，基于這種車箱底部中間區域光滑特征去定位檢測對環境適應能力強，而基于兩側直線特征定位的方法又能夠比較準確的定位到目標區域。綜合上述兩種思路，設計出的定位流程如下圖8所示：應用中是否滿足直線以及平滑特征是通過檢測連續多幀圖像來實現的，這樣可以盡量減少偶然因素導致的定位失敗。
3藏人的檢測
3.1基于高亮度特征的ROI的選取
如圖9為定位之后的待檢測目標圖。為了排除車底本身熱源的干擾（如車輪）縮小檢測范圍，必須對原圖進行ROI的選取。行進過程中的車輪一般在紅外圖像中會呈現高亮度特征。基于此特征，從圖片左右兩側分別搜索列像素平均灰度值最高的部分（最可能為車輪內鋼圈），加上一定偏移量即可求出ROI左邊界位置（PositionofLeft，PL）。ROI下邊界線也采用同樣的方法，上邊界采用默認值。當車輪不明顯時采用默認感興趣區域即可下面圖9為采用固定ROI選取和基于高亮度特征的ROI提取結果對比。實驗表明，這種基于具體特征的感興趣區域提取方法，對于車輪出現的偏差具有良好的適應性，即使車輛行駛時發生較大的偏移也能做出正確的ROI選取。
3.2目標的檢測
對于已知形狀、外貌以及姿態等特征目標檢測采用特征匹配、直方圖反向投影等方法都能取得較為理想的效果。但對于躲藏姿勢未知并且本身形狀較為模糊的紅外目標，采用匹配的方式效果并不明顯。
紅外目標與目標區域的周圍存在一定的灰度差異，改變了原有區域梯度小、較為平滑的特征。針對這種改變采用評價函數f(x,y)對目標區域進行評估，若達到一定的閾值，即可預判車底藏人。評價函數依據不同區域可疑信息權重不一樣而選定(ROI內中間部位權重較高、四周權重較低)，表示如下其中T為警戒閾值，Warnflag為預警標志。具體檢測步驟如下：
1)對原圖的感興趣區域進行組合濾波處理；
2)對感興趣區域進行邊緣梯度檢測(圖10)；
3)采用評價函數對目標區域進行評分并判斷是否超過給定閾值；
4)重復步驟1-3，若連續三幀超出閾值則發出報警指令，否則表示無人。對應的報警截圖如圖11所示
實驗結果
為了驗證系統工作的穩定性以及算法的可靠性，在不同的貨檢口岸、時間段、天氣條件進行了多次實驗。測試結果如下。結果表明，在不同月份檢測誤報率十分低，漏報率也能滿足相應指標。設計出的車底藏人自動檢測系統有很高的實用價值，達到了預期的目標，說明了這套檢測系統的可靠性和準確性。軟件界面如圖12所示。
檢測系統設計論文范文2
通過RS－485總線將智能水位計、智能流量計、墑情傳感器與信息采集板相連，構成信息采集單元。它采用低功耗Cortex－M3為控制核心，實現數據的采集與存儲。本地通過USB接口或RS－232接口與上位機通信;遠程通過GPRS網絡或短信方式實時發送數據到數據庫服務器，并將數據存儲到數據庫中。監測系統網絡結構圖如圖1所示。
2系統硬件設計
農作物生長參數監測系統硬件設計由信息采集單元、供電單元、無線傳輸單元組成。信息采集單元主要完成雨量數據、土壤墑情數據和地下水位數據的采集、處理與存儲，同時控制無線傳輸單元完成數據的發送與信息指令的接收;供電單元為整個系統提供工作電壓;無線傳輸單元完成數據包的發送與控制指令的接收。
2．1信息采集單元硬件設計
信息采集單元主要由智能傳感器、STM32F103、FLASH芯片S29AL032D、SRAM芯片IS62WV25616、LCD、觸發器HEF4521BT、總線驅動器74HC245PW、232轉換芯片MAX3222、帶隔離的485收發器ADM2483、供電單元接口電路和MC323接口電路等組成。信息采集單元結構圖如圖2所示。
2．2供電單元硬件設計
供電單元由單晶太陽能電池板、可編程控制的2A充電電路、12V65AH免維護鉛酸蓄電池及LDO壓控轉換電路等組成。太陽能電池板為鉛酸蓄電池充電，同時為系統提供12V的輸入電源。當太陽能電池板不工作時，鉛酸蓄電池為系統提供12V的外部輸入電源，12V的輸入電壓通過LDO轉換電路，實現系統工作需要的+3、+4、+2．5、+5V。其中，+3V為全局電壓，保證電路板大部分電路正常工作，包括監測系統上電后的工作電壓、系統睡眠狀態下的工作電壓、時鐘工作電壓等;+4V是MC323無線通信模塊的工作電壓;+2．5V是AD轉換電路的基準源;+5V是模擬參考電壓，為運算放大器和AD電路提供工作電壓;同時，輸入的12V電壓通過穩壓電路為智能傳感器提供工作電壓。供電單元硬件設計結構圖如圖3所示。
2．3無線傳輸單元
選用MC323模塊作為無線傳輸單元。該模塊集成了基帶處理器、射頻處理器、MCP存儲器和電源管理芯片等功能，同時內嵌TCP/IP協議和支持800MHz的工作頻段，能夠提供語音傳輸和短消息發送。將stm32f103的UART3與該模塊的串口相連，同時外接SIM卡電路，實現雨量數據、墑情數據、地下水位數據和控制指令的無線發送。無線傳輸單元結構圖如圖4所示。
3系統軟件設計
3．1采集單元軟件設計
采集單元軟件設計包括傳感器事件、定時事件和命令事件。傳感器事件即通過土壤墑情傳感器、智能水位計、智能水質傳感器和翻斗式雨量計等采集農作物生長環境參數;定時事件指系統將采集到的數據、系統狀態、蓄電池電壓和設備工作溫度等參數定時自記和發送;命令事件指通過上位機軟件或LCD液晶屏配置系統工作狀態、傳感器類型等。當3個事件中的某一事件處理完畢后，判斷有無其他事件發生;若有，則進入相應事件處理程序;若沒有，則進行現場保護，系統進入待機狀態。采集單元軟件設計流程圖如圖5所示。
3．2監測單元軟件設計
監測單元通過電話呼叫或短信方式對信息采集單元進行遠程喚醒，觸發其上電。采集單元上電工作后，響應監測單元命令或按彼此協商好的時間定時上電，定時等待監測單元的命令。當采集的水位、雨量等參數超過設定的閾值時，向數據庫服務器發送實時水位等數據或按設定的周期定時發送最新的水位數據、設備狀態數據等。系統正常工作時，監測單元各狀態之間的轉換流程圖如圖6所示。
4系統測試
采集后的數據經過解析、整編和入庫后，通過瀏覽器可以實時訪問數據，而且還能進行歷史數據和設備狀態的查詢。通過該系統，即使在遠離觀測現場的異地，也能實現對雨量、土壤墑情和地下水位數據的實時采集、存儲與發送，真正實現對農作物生長環境參數的遠程實時監測。系統測試效果圖如圖7所示。
5結語
檢測系統設計論文范文3
【關鍵詞】PCB；細分驅動；自動光學檢測(AOI)；圖像識別
電子產品的核心部分——印刷電路板(PCB)，是集成各種電子元器件的信息載體，在各個領域得到了廣泛的應用，是電子產品中不可缺少的部分。PCB的質量成了電子產品能否長期、正常、可靠的工作的決定因素[1]。隨著科技的發展，PCB產品的高密度、高復雜度、高性能發展趨勢不斷挑戰PCB板的質量檢測問題。傳統PCB缺陷檢測方式因接觸受限、高成本、低效率等因素，己經逐漸不能滿足現代檢測需要，因此研究實現一種PCB缺陷的自動檢測系統具有很大的學術意義和經濟價值[2]。國內外研究的PCB缺陷檢測技術中，AOI（Automatic Optic Inspection自動光學檢測）技術越來越受到重視，其中基于圖像處理的檢測方法也成為自動光學檢測的主流。本文通過圖像處理技術研究了一種大視場、高精度、快速實時的PCB缺陷自動檢測系統，設計了硬件結構和軟件算法流程。通過改進的電機驅動方式配合一鍵式自動檢測軟件的設計，大大提高了系統的檢測速度，對結果分析模塊的缺陷識別算法的改進提高了檢測結果的準確性。
1.系統結構
PCB缺陷自動檢測系統主要由運動控制模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊、結果分析模塊組成。系統工作過程如下：上位機控制步進電機運動，步進電機帶動二維平臺運動，將CCD攝像機傳輸到待檢測PCB上方，對PCB進行大場景圖像采集，采集的圖像經過圖像采集卡送到上位機，上位機軟件對采集的圖像進行拼接、圖像預處理，對處理的圖像進行準確定位并校準，通過圖像分割、圖像形態學處理等，最后進行模板匹配、圖像識別，得出缺陷檢測結果。系統設計包括硬件設計和軟件設計，系統軟硬件相互協調工作構成一個整體。
2.系統硬件設計
PCB缺陷自動檢測系統的硬件設計主要包括二維運動平臺、電機運動控制板、電機驅動板、CCD攝像機、圖像采集卡、PC等，其結構如圖1所示。
2.1 CCD攝像機和圖像采集卡
CCD攝像機的主要特性參數包括攝像機制式、光敏面尺寸、像素尺寸、分辨率、電子快門速度、同步系統的方式、最小照度、靈敏度、信噪比等。其中攝像機制式和是否在線檢測決定了圖像采集卡的采樣頻率，光敏面尺寸、像素尺寸、分辨率以及成像透鏡系統的放大率的平衡選擇取決于測量范圍和測量精度[3]。考慮到以上各個因素以及系統要求，在實驗中采用的是廣州視安公司的槍式攝像機，該攝像機的特點是數字面陣CCD逐行掃描，提供AV復合視頻接口和標準鏡頭接口，提供VC的SDK軟件開發包，方便設計軟件處理模塊。
圖像采集卡，又稱視頻捕捉卡，是視頻卡的一種類型。圖像采集卡完成的主要功能是把攝像機的連續模擬視頻信號轉換成為離散的數字量。其基本原理：從攝像機輸出的各種制式的視頻輸出信號，經過輸入選擇模塊處理后，形成能被圖像采集卡識別的視頻信號。模擬視頻信號經過轉換后，存儲在卡上的幀緩存存儲器內，由計算機CPU通過計算機總線控制具體的圖像傳遞，最終存儲在計算機的內存或硬盤，用于圖像處理[4]。本設計采用的圖像采集卡型號是：NV7004-N，將CCD攝像機模擬信號轉化為數字信號傳輸到上位機實時顯示，并能完成圖像的抓拍功能。
2.2 電機運動控制器及精密二維運動平臺
PCB缺陷自動檢測系統的運動控制器為自行設計的MCU控制板，核心芯片為ATMEL公司生產的單片機AT89S52，控制板通過RS-232串行通信接口與上位機進行通信。通過操作人機交互界面對控制板發送命令，控制板輸出控制信號以及各種頻率的方波信號到步進電機驅動板，以控制步進電機的轉速、方向以及移動距離。
二維運動平臺由兩個日本SUS Corp公司生產的精密運動導軌搭建，運動導軌為滾珠絲桿型，非常精密，誤差很小。步進電機與運動導軌相連，從而帶動導軌的運動。步進電機為日本TAMAGAWA公司生產的兩相四線制混合式步進電機，該型號步進電機運行穩定、噪聲小。
2.3 電機驅動
步進電機的驅動實際上就是通過控制步進電機的各相勵磁繞組的電流，使步進電機的內部磁場合成方向發生變化，從而使步進電機轉動起來。各相勵磁繞組的電流產生的合成磁場矢量的幅值決定了步進電機旋轉轉矩的大小，相鄰兩合成磁場矢量之間的夾角大小決定了步距角的大小[5]。
在拍數一定的情況下，齒數越多，步距角就越小，但由于受制作工藝的限制齒數不能做得很多，因此步進電機的步距角就不可能很小。改變步進電機的拍數也可以改變步距角，拍數是指完成一個磁場周期性變化所需脈沖數或導電狀態，或指電機轉過一個齒距角所需脈沖數。當步進電機的相數確定時，拍數也就確定。通過增加步進電機的齒數和相數來減小步距角，步距角減小的度數非常有限，很難滿足生產的要求。
細分數越多，電流變化越小，從而大大減少了電機的振蕩和噪音。采用階梯狀正弦波對電流進行細分時，階梯越多(即細分數越多)，波形就越接近正弦波，通入的階梯電流就越小，步距角也就越小[6]。從而大大減少了步進電機運行時的丟步率，降低了步進電機運行時的噪音和顫動，也使步進電機運行更加穩定，更易于控制。
3.系統軟件設計
3.1 系統算法流程
手動檢測可以根據需要在采集圖像時直接通過控制步進電機運動將CCD攝像頭運動到待測PCB板的主要部位，在進行圖像處理時也可以根據圖像質量來選擇與之相適應的圖像處理算法來實現，使系統具有交互性。自動檢測初始化設置參數后，可以一鍵實現缺陷檢測得出檢測結果，減少了操作復雜度，也大大提高了檢測的速度，使系統具有自動化、操作簡單、速度快等優點。本文結合二者于一體，使PCB缺陷自動檢測系統更加優秀，更加實用。
3.2 缺陷檢測
當前印刷電路板缺陷檢測方法主要分為參考比較法、非參考比較法和混合法三大類，參考比較法將被測圖像和參考圖像進行特征對特征的比較；非參考比較法不需要任何的參考圖像，只是根據先前設計的規則標準來判斷出是否有缺陷，如果不符合標準便認為此有缺陷；混合法是參考比較法和非參考比較法綜合應用。本文主要使用參考比較法，通過檢測PCB圖像與標準圖像進行對比分析，判斷該PCB板是否有缺陷[7]。
3.3 缺陷識別
3.4 結果分析
4.結論
本文基于計算機視覺和圖像處理設計了一個印刷電路板(PCB)缺陷自動檢測系統，并對其功能進行了驗證，實驗結果表明該系統界面友好，操作簡單，檢測方法簡單，檢測過程迅速，檢測結果準確。該系統為PCB缺陷的檢測提供了一個很好的解決方案，具有重要的應用價值。
參考文獻
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檢測系統設計論文范文5
關鍵詞：機器視覺、校車、異常監測、行為識別
中圖分類號：Tp391 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（b）-0000-00
一、校車異常監測系統的設計背景
近年來，全國各地校車事故常有報道，接二連三的車毀人亡校車交通慘劇引起了全社會對校車安全的高度關注。通過對校車事故的分析，超載是其主要原因；同時我們也發現，由于校車乘客的特殊性，學生在校車上任意走動、打鬧等行為導致乘車的不安全情況，也是造成校車事故的重大誘因。
針對這些現象，有關部門也紛紛提出了解決方案。如果每輛校車都配備隨車老師，其人力成本是很高的；依靠駕駛員對車內行為進行規范，又會導致駕駛員的注意力分散從而導致行車的危險性；不少校車上也開始安裝了監控攝像頭，但如果監控系統只能作為事后責任分析與追查用，還是無法落實到實時報警的作用。因此，讓視頻監控系統能自動識別異常情況并進行報警是非常關鍵的。
本論文針對這一問題，提出了基于機器視覺的校車異常監測系統的設計思路和實現方法，當出現車內異常情況時能自動報警，為校車行駛安全增加了一重保障。如校車行駛中持續發現過道上有人在走動，那么這輛校車就有可能是超載的；另外，如果在視頻中觀察到多人在車內站立且長時間聚集在一起時，很有可能發生了打鬧行為，也應該及時報警。
二、校車異常監測算法設計
要實現校車異常行為監測，實際上已經轉化為人體異常行為監測目標，故需要采用機器視覺技術來進行特征提取和行為識別。總體來說，異常行為檢測系統要解決的問題主要包括：①如何進行前景提取，即提取出場景中的運動目標；②如何區分各種人體行為；③如何判斷異常行為；④當處于擁擠環境或運動目標受到遮擋時，如何保證檢測的可靠性。目前，針對每一個問題，都有相應的一系列理論和實驗基礎。
根據以上待解決的問題，不難得出人體異常行為檢測系統的一般步驟。視頻序列的某一幀輸入后，首先要對它進行前景提取，即找到運動目標；接著，要對運動目標進行特征提取，即用一些量化的、可以被比較的特征參數來表征該運動目標當前的運動狀態；然后，根據提取到的特征參數對運動目標進行行為識別；最后，就能夠根據識別出的行為來判斷是否異常，如此循環就能依次檢測出整個視頻序列的異常情況。
1、前景提取方法的選擇
目前，對于視頻中的運動目標提取，應用較多的主要有三種方法：光流法、幀差法和背景減除法。本文采用背景減除法作為前景提取的方法，其基本思想是首先建立背景圖像的參數模型，接著將當前幀圖像與背景圖像進行差分比較，其中將區別較大的像素區域視為運動物體，將區別較小的像素區域視為背景區域。
2、背景建模方法的選擇
背景建模主要有三個要素：第一，如何初始化背景模型；第二，如何判斷前景點；第三，如何更新背景模型。根據解決這些問題使用策略的不同，背景建?？煞譃槎喾N方法，如平均背景模型、單高斯模型、混合高斯模型和VIBE等。通過對比實驗，本文采用的VIBE背景建模法得到的前景圖像與之前的平均背景法和混合高斯建模得到的前景圖像相比，輪廓更加清晰、線條更細膩，對前景目標的區域檢測也更為準確。
3、人體特征的提取
可用于檢測的人體特征包括外觀形狀特征和運動特征。外觀形狀特征指人體輪廓、姿態以及區域顏色等信息。運動特征指光流信息、運動方向、軌跡、速度等。形狀特征比較穩定，但運動特征在能見度較低時依然可以分辨，因此，將這兩種方法結合是一種不錯的選擇。本文采用了特征+分類的方法來進行人體異常行為檢測，因此選擇使用最廣泛、且效果較好、速度較快的HOG特征作為前景目標的特征。
4、行為識別方法選取
本文將采用支持向量機分類器來對人體行為進行分類。支持向量機的思想主要可以概括為兩點：①對于線性可分情況，它基于結構風險最小化理論在特征空間中建立最優分割超平面。②對于線性不可分的情況，它使用非線性映射算法將低維輸入空間中線性不可分的樣本映射到高維特征空間令其線性可分。
二、校車異常監測系統設計
本系統主要針對校車內人體的異常行為檢測，主要完成的功能是①完成基于視頻的監控和采集；②完成基于人體行為狀態的標準庫設計；③對校車行駛過程中的異常事件進行分類，并抽象出若干類異常行為狀態，如異常走動、乘客聚集、異常站立等；④基于人體行為狀態標準庫的匹配，自動分析出校車內的異常狀態；⑤完成異常事件的歸類與整理，并能夠自動報警。
系統的總體設計，程序讀入視頻序列以后，首先對其背景進行建模，通過背景減除法得到前景圖像；接著提取出前景圖像的Hog特征，采用事先訓練好的HMM分類器來進行識別是否發生異常行為，若是則自動報警，否則繼續讀入下一段視頻。
1、HOG特征提取
HOG特征，即方向梯度直方圖的提取是從局部到整體的一個過程，其計算流程如下：
① 歸一化圖像：本文采用平方根計算對RGB色彩空間的輸入圖像進行伽馬矯正，實現彩色圖像到灰度圖的轉換，同時減少色彩信息對后續操作的影響，提高了檢測的準確率。
② 梯度計算：梯度的實質是圖像的一階微分，在實際應用中，一般通過圖像與梯度算子的卷積來實現梯度計算。目前，常用的梯度算子有Perwitt算子、Roberts算子、Sobel算子等。梯度算子將對結果產生很大影響，綜合考慮計算的復雜度與算子的有效性，本文選用Sobel算子與圖像卷積來實現梯度計算。
③ HOG特征維數計算：在HOG的構造函數中，計算得到的HOG特征維數是7200維。
2、SVM分類器
在本文中，要實現三種異常行為的檢測，而SVM是一個二元分類器，這里可以采用一個簡單的方法來解決，即“一類對其余”的方法，每次仍然解決一個二類分類問題。例如：有三個類別，第一次把類別1定為正樣本，其余兩類定為負樣本；第二次將類別2定為正樣本，其余為負樣本；第三次把類別3定為正樣本。也就是說，分為幾類就有幾個二元的SVM分類器。
實際應用時，可以預先訓練好分類器，直接調用，而不需要重新訓練。因此，本文只需要采用異常站立、異常走動和異常聚集三個訓練好的SVM分類器即可實現分類。
四、結語
本論文對基于機器視覺的人體異常行為檢測算法進行了研究，基于VIBE背景建模的前景提取、HOG特征+SVM訓練的方法，成功實現了校車內人體異常站立、異常走動和異常聚集的檢測。但真實校車內可能發生更多更復雜的異常行為，因此在異常行為的類別上要進一步細化。
參考文獻
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[3]程遠航，基于光流和Gabor小波的人臉特征點跟蹤[J]，計算機仿真，2011， 28（5）： 287-290
檢測系統設計論文范文6
關鍵詞：自動化生產線；教學方法；電機與電氣控制；PLC；課程設計
中圖分類號：G712文獻標識碼：B文章編號：1006-5962（2013）02-0027-02
高職機電一體化專業課程設置的培養目標是：面向工業企業生產現場，電氣控制系統制造公司、機電設備制造公司、機電設備、電氣設備、工控設備制造公司或公司、科技開發公司，培養適應社會需要，全面發展，適應本專業相對應職業崗位的高等技術應用性專門人才，主要崗位群定位是自動化設備安裝員、自動化設備調試員、中高級維修電工等，本專業有五個主干學科：電氣工程、電子工程、機械工程、計算機科學與技術、控制科學與工程，都是為了崗位需要設置的專業知識。其中《自動化生產線安裝與調試》作為一門核心專業課在第四學期進行了貫穿和綜合。
1自動化生產線的課程設置
機電一體化專業人才培養能力有：識圖繪圖能力、機電安裝調試維修能力、電控系統調試檢修能力、自動線調試維護能力、機電設備管理能力及機電產品營銷能力等?！蹲詣踊a線安裝與調試》前序課程有PLC技術、傳感器技術、電機與控制，后序課程有機床維修等。在我們所要實現的教學目標中知識目標涉及到：機械手工作原理、握機械手控制原理、機械手氣動原理、熟悉安全操作規程；能力目標有：對已安裝的機械手機械部件進行測量；對機械手的氣路進行基本調試；根據故障現象判斷故障部位；檢查分析、找到故障點并分析解決故障；遵守安全操作規程；素質目標有嚴謹的職業態度、規范的操作習慣、創新精神、團結協作精神、自主學習精神及溝通能力。
此核心課程以項目驅動教學開展課程教學，提升學生的職業能力，以具體自動化生產線為載體，融合認知、安裝、調試和檢測等內容，實現教、學、做、評一體化教學，突出課程的職業性、實踐性和開放性。以學生為主體，采取多樣化教學方法。以自動化設備改造為工作過程，涉及電路圖分析、電氣圖設計、程序設計、設備組裝、設備運行調試、設備檢測、設備維護等行動領域，設置六個學習情境：零配件拆裝、傳感器檢測、氣路檢測、異步電機檢測、步進電機檢測、整體檢測調試，分成20個任務。
項目一：供料站的安裝，有機械拆裝、氣路拆裝、電器拆裝三個任務；項目二：加工站的安裝，設計任務有加工站組裝、光電傳感器檢測、限位傳感器檢測三個任務；項目三：裝配站的安裝，設計任務有裝配站組裝、電磁閥檢測、氣缸檢測三個任務；項目四 ：分揀站的安裝，設計任務有分揀站組裝、傳送帶的檢測、異步電機的檢測、變頻器的檢測四個任務；項目五：輸送站的安裝，設計任務有輸送站組裝、光纖傳感器檢測、機械手檢測、步進電機的檢測、溜板檢測四個任務；項目六：整體運行調試，有PLC控制網絡構建、程序編寫、綜合調試三個任務。
2自動化生產線的教學方法與評價設計
2.1教學方法。
（1）講授法：講解項目任務，傳授項目任務相關的知識點，針對學生實施過程中出現的不足進行知識點的說明。
（2）現場教學法：在符合生產要求的工作環境中進行操作技能和維修應用能力實踐，提高職業氛圍，在工作過程中提升學生的職業道德、職業素養和崗位適應能力。
（3）任務驅動法：將教學過程融入項目任務中，讓學生自主討論分析實施，學生在工作過程中得到知識。
（4）小組討論法：學生每六～八人為一個小組，小組討論分析，討論解決，分工協作完成項目任務。
六步教學實施：明確任務、討論分析、制定方案、檢測故障、檢驗效果、總結分析。老師交代目標，注意觀察和記錄小組對現象分析情況，解答學生提出的問題，對跟主題分析偏離太遠的小組予以引導，讓學生自行摸索，在后期對學生可能會引起事故或損壞設備和工具的異常操作給予糾正，最后老師組織小組進行故障排除工作匯報，互評，并對每組進行考核評價，再引導學生自行總結。
2.2評價設計。
課程采用過程考核與期終考核相結合、企業考核與校內項目考核相結合、教師考核與學生考核相結合的多元化考核方式，利于理論聯系實際，有利于學生的學習創新和思考，更督促他們到實際中去發現和改進，去尋找合適自己的項目和課題。
課程考核為：校內項目，企業，綜合實訓三大類。當堂課的考核有：教師考核、小組互評、小組自評；教師考核內容為五項：任務分析情況，實施方案制定，任務完成質量、分工協作精神、故障檢測手段、安全操作規范、小組總結。
和很多專業課一樣，多種教學方法和全面的評價方案，有效保證了教學效果。
3相關課教學
3.1電機與電氣控制的教學。
本課程以發電機為主題，以工作任務為導向，以工廠實用型電氣控制系統設計、安裝、調試與維護情景教學為主線貫穿全課程，用實物進行直觀性教學，使學生感性認識強，理性認識夠。
典型的教學任務有三相異步電動機全壓啟動、三相異步電動機長動控制、三相異步電動機正反轉控制、三相異步電動機延時啟動控制（或三相異步電動機Y-降壓啟動）、機械手控制等。
課程特色是學生充分利用所學知識、網絡資源、閑瑕時間作為期三個月的“繼電控制課程設計”。任務書要求能夠根據功能要求選擇個元器件的類型及其型號；了解個元器件的工作原理和使用方法；把各元器件連接起來實現本課程設計的要求。設計內容和要求：兩臺電動機都存在重載啟動的可能，任何一級傳送帶停止工作時，其他傳送帶都必須停止工作，控制線路有必要的保護環節，有故障報警裝置。課程設計書要有課題介紹、題目、摘要、總體方案設計、設計目的、控制要求、設計要求、 硬件選型、主電路原理圖的設計、 控制電路原理圖的設計、重載保護電路設計、欠壓保護電路設計、總結。
3.2PLC教學。
PLC是可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller）的簡稱，早期是一種開關邏輯控制裝置，隨著計算機技術和通信技術的發展，其控制核心采用微處理器，功能有了極大擴展，除了最廣泛的取代傳統的繼電器-接觸器控制的開關量邏輯控制外，還有過程控制，數據處理，通信聯網與顯示打印，PLC接口采用光電隔離，實現了PLC的內部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。
PLC有5種編程語言：
（1）順序功能圖（SFC）。
順序功能圖常用來編制順序控制類程序，包含步、動作、轉換三個要素。順序功能編程法是將一個復雜的控制過程分解為小的工作狀態，這些狀態按順序連接組合成整體的控制程序。
（2）梯形圖（LD）。
梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，是在常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎上簡化了符號演變而來的，形象、直觀、實用，電氣技術人員容易接受，要求用帶CRT屏幕顯示的圖形編程器才能輸入圖形符號，是目前用得最多的一種PLC編程語言。
（3）功能塊圖（FBD）。
功能圖編程語言是用邏輯功能符號組成的功能塊來表達命令的圖形語言，與數字電路中的邏輯圖一樣，極易表現條件與結果之間的邏輯功能。
（4）指令表（IL）。
采用經濟便攜的編程器將程序輸入到可編程控制器就用指令表，使用的指令語句類似微機中的匯編語言。指令表程序較難閱讀，其中的邏輯關系很難一眼看出，所以在設計時一般使用梯形圖語言。如果使用手持式編程器，必須將梯形圖轉換成指令表后再寫入PLC，在用戶程序存儲器中，指令按步序號順序排列。
（5）結構文本（ST）是文字語言。
編程語言的學習是PLC教學的一項重要內容，中間加以不同的應用實例：順序控制電路、常閉觸點輸入信號的處理，使用多個定時器接力定時的時序控制電路、三相異步電動機正反轉控制電路、鉆床刀架運動控制系統的設計，LED數碼管顯示設計，還經常根據繼電器電路圖設計梯形圖。
增加的學習情境還常有如下任務：洗手間的沖水清洗控制、進庫物品的統計、競賽搶答器裝置設計、彩燈或噴泉PLC控制；尋找數組最大值并求和運算、電熱水爐溫度控制等。
3.3單片機。
單片微型計算機就是將CPU、RAM、ROM、定時/計數器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。用于示波器、報警系統、移動電話、彩電等日常方面，在智能儀器儀表、工業控制、家用電器、計算機網絡和通信領域、醫用設備領域、工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域也都有廣泛應用。
數據大都在單片機內部傳送，運行速度快，抗干擾能力強，可靠性高，微型單片化集成了如看門狗、AD/DA等更多的其它資源。教學內容以80C51為核心講授單片機的的引腳、存儲器組織結構、典型語句，以實例應用為線索：單燈受控閃爍、P1口外接8只LED發光二極管模擬彩燈、單片機做加、減、乘、除運算等項目。各子任務都作硬件電路及工作原理分析、主程序流程圖設計、源程序的編輯、編譯、下載、單片機的I/O接口分配及連接。
教學采用ISP-4單片機實驗開發板，可以完成大量的單片機學習、開發實驗，對學習單片機有極大的幫助。該板采用在線可編程的AT89S51單片機，有程序下載功能，可將編輯、編譯、調試好的單片機代碼下載到AT89S51單片機中。
3.4變頻器技術及應用。
變頻技術讓學生熟練掌握各種電力電子器件的工作原理、主要參數、驅動電路與保護技術；掌握交-直-交變頻器、交-交變頻器、諧振型變頻的工作原理和應用范圍；掌握脈寬調制控制、矢量控制和直接轉矩控制等先進技術；了解變頻器與感應電動機組成變頻調速系統、變頻器與雙饋電機組成調速系統、變頻器與同步電動機組成變頻調速系統，掌握電力電子電機系統的組成、工作原理、控制方法、運行特性等，是強電應用和現代技術推廣的有力體現。
3.5傳感器與自動檢測技術。
傳感器技術代替人的感觀，在各種環境下應用，檢測技術是一套有效的反應體系，包括信息的獲得、測量方法、信號的變換、處理和顯示、誤差的分析以及干擾的抑制、可靠性問題等。因此掌握常用傳感器的工作原理、結構、性能，并能正確選用，了解傳感器的基本概念和自動檢測系統的組成，對常用檢測系統有相應的分析與維護能力。對工業生產過程中主要工藝參數的測量能提出合理的檢測方案，能正確選用傳感器及測量轉換電路組成實用檢測系統的初步能力。
教學過程進行小論文制作，讓學生提高計算機應用水平，使學生從文字處理水平提高到辦公處理水平。對分節、目錄、文獻標識作嚴格要求。題目如數字顯示電子稱、基于霍爾傳感器的轉速表、單片機電子秤研究、光纖測溫儀、煙霧報警器、小車尋跡設計、電熨斗自動恒溫系統、電渦流探傷、電感測厚儀等。
4畢業論文指導分析
畢業論文專業聯系實際，通常小型自動化系統以單片機為主，大型自動化生產線以PLC為主，系統運行動力離不開電機，觀察離不開傳感器，調速可用變頻器，綜合所學，學生的論文涉及廣泛，有效教學可對應從如下方面側重指導。
4.1立意選題。
根據實際和研究方向做好側重和體現，如“觸摸屏控制的堿液配置系統”和“兩種液體混合裝置的PLC控制系統”的系統性和方向性，“車庫自動門的PLC自動控制”和“測速雷達信號處理系統”的檢測指標要求等。
4.2材料整合。
在任務要求明確的基礎上，首先確定相關技術指標，對應查找并列出論文結構，一份畢業論文至少含有三到五門課的內容，對應于研究方向進行相應編排和取舍。
4.3技術處理。
所搜集圖片的背景往往有水印，要去掉，圖片按要求進行不同方向的剪切。圖表里的文字應是五號或小五，注意表格標題要單獨標出等等格式要求。流程圖、梯形圖的設計與表現。
多種教學方法和理論聯系實際教出具有學習能力和創新能力的學生，系統的學習與應用創造練就出具有競爭力的學生，專業課的有效教學和畢業論文的順利設計將顯示本專業沉甸甸的含金量。
參考文獻
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