1、本科毕业论文（20 届）平板家具尺寸与安装孔位的自动检测软件的设计所在学院 专业班级 光电工程与光通信 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要I摘 要近年以来，工业化不断发展，生产中使用的工具也越来越多样化，工人们在使用各种工具之后，往往使得各种工具杂乱无章的堆叠在一起，下次使用时造成很大不便，工具的丢失更是屡见不鲜，针对这种情况，工具的自动识别显得十分必要，它为工具的自动化管理奠定了基础，即节省了人力，又提高了信息的时效性，是模式识别的一个重要方向，具有较高的应用价值。本文采用基于矩不变特征的匹配算法，对工具图片进行自动识别，利用Qt4、opencv 库开发了工具自动识别管理
2、软件。本识别软件具有识别速度快、内存空间小，具有较高的识别率等优点。关键字：工具、自动识别、管理系统摘要IIABSTRACTWith the development of the industrialization in recent years,the productivity tools turn to be diverse. workers usually make the tools unorganized after utilizing them, which makes huge difficulties and cause great inconvenience for next
3、 time to use.To solve this problem, the automatic identification system is prerequisite.this system lay the foundation for the automatic organization of tools and has a high application value because of its labour-saving and timeliness of information.The article mainly elaborated a algorithm based o
4、n the invariant moment characteristics which is used to identify the images of tools automatically and a methodology to develop a automatic identification and management software using Qt4、opencv.This identification software is beneficial for its high-speed ,low footprint and high recognition rate.
5、Key Words:Tools, automatic identification, management system目录III目 录第 1 章 引言 .11.1 选题背景 .11.2 研究目标与意义 .21.3 技术路线和实施方案 .2第 2 章 软件介绍 .42.1 visual studio 2010 简介 .42.2 Qt4 简介 .52.3 OpenCV 简介 .52.4 Matlab 简介 .62.5 本章小结 .8第 3 章 数字图像处理技术 .93.1 数字图像的优点 .93.2 MATLAB 数字图像处理技术简介 .103.2.1 图像类型的转换 .113.2.2 图像变换
6、功能 .113.2.3 图像增强 .113.2.4 边缘检测和图像分割功能 .123.3 本章小结 .12第 4 章 基于 Hu 矩的目标识别 .134.1 矩不变量理论 .134.1.1 图像的 Hu 矩不变量 .134.1.2 改进的不变矩特征提取算法 .144.2 本章小结 .16第 5 章 系统的实现与测试 .175.1 基于 Qt 的用户界面设计 .175.1.1 Qt 简介 .175.1.2 Qt 的优点 .17目录5.1.3 Qt 开发工具 .185.1.4 Qt 构架 .195.1.5 Qt 对象间通讯机制 .205.1.6 用户界面的程序设计 .225.1.7 程序界面设计
7、.225.1.8 创建工程文件 .235.1.9 继承 ui 文件的用户界面 .245.2 软件测试 .265.2.1 软硬件平台 .265.2.2 打开图片测试 .265.2.3 图片缩放测试 .275.2.4 图片检测按钮测试 .295.2.5 退出功能测试 .305.3 本章小结 .30第 6 章 结束语 .31参考文献 .32致谢 .33外文资料原文 .34外文资料译文 .40第 1 章 引言1第 1 章 引言1.1 选题背景工具的自动识别与管理的关键技术在于图像的匹配，而图匹配技术的研究目标是根据观测到的图像，对其中的物体分辨其类别，做出有意义的判断。即利用现代信息处理与计算技术来模
8、拟和完成人类的认识，理解过程。一般而言，一个图像匹配系统主要由三个部分组成，分别是图像分割图像特征提取以及分类器的识别分类。图像的识别与分割是图像处理领域研究最多的课题之一。但它们依然是众多研究人员的研究重心。因为己经取得的成果远没有待解决的问题多。数字图像处理和识别的研究开始于 1965 年。数字图像与模拟图像相比具有存储，传输方便可压缩、传输过程中不易失真、处理方便等巨大优势，这些都为图像匹配技术的发展提供了强大的动力。物体的识别匹配主要指的是对三维世界的客体及环境的感知和认识，属于高级的计算机视觉范畴。它是以数字图像处理与识别为基础的结合人工智能、系统学等学科的研究方向，其研究成果被广泛
9、应用在各种工业及探测机器人上。现代图像识别技术的一个不足就是自适应性能差。一旦目标图像被较强的噪声污染或是目标图像有较大残缺往往就得不出理想的结果 1。图像识别匹配问题的数学本质属于模式空间到类别空间的映射问题。目前，在图像识别的发展中，主要有三种识别方法：统计模式识别、结构模式识别、模糊模式识别。图像分割是图像处理中的一项关键技术，自 20 世纪 70 年代，其研究已经有几十年的历史，一直都受到人们的高度重视，至今借助于各种理论提出了数以千计的分割算法，而且这方面的研究仍然在积极地进行着。由于拍摄时间、拍摄角度、自然环境的变化、多种传感器的使用和传感器本身的缺陷，使拍摄的图像不仅受噪声的影响
10、，而且存在严重的灰度失真和几何畸变。在这种条件下，匹配算法如何达到精度高、匹配正确率高、速度快、鲁棒性和抗干扰性强以及并行实现成为人们追求的目标。在过去的几十年中，各种图像匹配算法相继出现，而且结合许多数学理论和方法，人们又不断提出了新的匹配方法。基于匹配的基本原理可将图像匹配算法分为基于灰度相关的匹配、基于特征的匹配、基于模型的匹配以及基于变换域的匹配 2。第 1 章 引言2现有的图像分割的方法也有许多种，有阈值分割方法。边缘检测方法，区域提取方法，结合特定理论工具的分割方法等。从图像的类型来分有：灰度图像分割、彩色图像分割和纹理图像分割等。早在 1965 年就有人提出了检测边缘算子，使得边
11、缘检测产生了不少经典算法。但在近二十年间，随着基于直方图和小波变换的图像分割方法的研究计算技术、VLSI 技术的迅速发展，有关图像处理方面的研究取得了很大的进展。图像分割方法结合了一些特定理论、方法和工具，如基于数学形态学的图像分割、基于小波变换的分割、基予遗传算法的分割等 3。物资管理是一般工业、商业企业生产管理环节中重要的一环，需要对物资基本信息管理、物资调配信息等进行完整的监控。物资入库首先要登记物资的基本信息，包括物资的种类、名称、型号、单位、单价等；然后登记加强物资管理，不但有算得出、看得到的效益，还可以大大提高管理队伍的素质，加强职工的增产节约意识、爱护财产意识和学习科技的意识，使
12、科学管理形成共识，并可以减少物资设备各个环节上的矛盾 4。目前的可用的设计技术在设计此类系统上的数据库技术已经非常成熟，可提供的开发工具也很多，例如:Visual C+ ,Visual Basic,PowerBuilder,Dephi, visual foxpro 等，它们都是很好的数据库开发工具，都是可视化开发工具，功能强大，开发容易，开发周期短，对于本任务都能够胜任。1.2 研究目标与意义数字图像识别技术通过计算机，采用数学技术方法，对目标图像根据一定的目的进行相应的处理分析和理解。随着信息技术及人工智能技术的不断发展，数字图像识别所涉及领域越来越广泛，并且深入到了社会生活的方方面面。而近
13、年以来，工业化不断发展，生产中使用的工具也越来越多样化，工人们在使用各种工具之后，往往使得各种工具杂乱无章的堆叠在一起，下次使用时造成很大不便，工具的丢失更是屡见不鲜，针对这种情况，工具的自动识别与出库入库等登记管理就显得十分必要，具有较高的应用价值。1.3 技术路线和实施方案对 CCD 采集到的光电图像进行图像去噪、平滑、增强以及分割等预处理过程，对图像进行滤波、边缘检测等去掉图片中的多种噪声，抽取出能够表明目标第 1 章 引言3具有第 1 章 引言4唯一性的特征，从带有复杂背景的图像中提取到工具区域信息，利用形状匹配方法，找出特征点集的相似性，进而优化检索数据库、得到匹配精度最高的对象。管
14、理系统的设计采用 C+编译，面向对象编程, 提供可视化编程工具, 工具自动识别管理系统结构总图见图 1-1。图1-1 工具自动识别管理系统结构总图工具自动识别管理系统系统打开打开图片文件 关闭图片文件 放大图片 缩小图片检测图片退出第 2 章 软件介绍5第 2 章 软件介绍2.1 visual studio 2010 简介Visual Studio2010 是微软公司推出的开发环境。是目前最流行的 Windows 平台应用程序开发环境。Visual Studio 2010 版本于 2010 年 4 月 12 日上市，其集成开发环境（IDE ）的界面被重新设计和组织，变得更加简单明了。Visua
15、l Studio 2010 同时带来了 NET Framework4.0、Microsoft Visual Studio 2010 CTP(Community Technology Preview-CTP),并且支持开发面向 Windows7 的应用程序。除了 Microsoft SQL Server，它还支持 IBM DB2 和 Oracle 数据库 5。Visual Studio 2010 将是经典的一个版本，相当于当年的 6.0 版本。而且它还能自定义开始页，还具有以下九个新的功能：C#中的动态类型和动态编程；多显示器支持；使用 Visual Studio 2010 的特性支持 TDD；
16、支持 Office；Quick Search特性；C+ 0x 新特性；IDE 增强；使用 Visual C+ 2010 创建 Ribbon 界面；新增基于 NET 平台的语言 F#。根据微软发布的一份官方文档宣称，Visual Studio 2010 和 NET Framework 4.0 将在下面五个方面有所创新： （1）民主化的应用程序生命周期管理：在一个组织中，应用程序生命周期管理(ALM)将牵涉到多个角色。但是在传统意义上，这一过程中的每个角色并不是完全平等的。Visual Studio Team System 2010 将坚持打造一个功能平等、共同分担的平台以用于组织内的应用程序生命
17、周期管理过程。顺应新的技术潮流。 每年，业界内的新技术和新趋势层出不穷。通过 Visual Studio 2010，微软将为开发者提供合适的工具和框架，以支持软件开发中最新的架构，开发和部署。 （2）让开发商惊喜：从 Visual Studio 的第一个版本开始，微软就将提高开发人员的工作效率和灵活性作为自己的目标。Visual Studio 2010 将继续关注并且显著地改进开发者最核心的开发体验 5。（3）下一代平台浪潮的弄潮儿：微软将继续投资于市场领先的操作系统，工具软件和服务器平台，为客户创造更高的价值。使用 Visual Studio 2010，将可以在新一代的应用平台上，为你的客户创造令人惊奇的解决方案。（4）跨部门应用：客户将在不同规模的组织内创建应用，跨度从单个部门
