数字化检控发展趋势.docx

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1、数字化检 控发展趋势随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的迅速提高以及各种实用视频信息处理技术的出现， 视频检 控进入了全数字化的网络时代，即是通常所说的第三代视频检 控系统。数字化检 控以其直观、方便和内容丰富等特点，日益受到人们的重视和关注，国内正在爆发一场数字化检 控技术革命。安防 行业数字化的进程非常迅猛，尤其是从2000年开始，全国各地的检 控系统工程都纷纷数字化。据权威 部门统计，近年来国内数字化检 控行业平均每年的增幅在15-30，我国图像检 控行业正面临着良好 的发展机遇。 近年来，适应DVR的图像压缩技术已经从MPEG-1发展到MPEG-4；DVR系统的核芯部件图像压缩 板

2、卡，由每卡可压缩一路音视频发展到每卡可压缩两路、四路、六路、八路音视频；板卡压缩从非实 时发展到全实时；功能也越来越完善，从基本的图像声音压缩、记录、回放发展到具有字符叠加、报 警输入输出、动态目标检测、抽帧记录、动态码流记录、图像网络传输、远程实时检看等等。DVR（数 字硬盘录像机）已经成为新世纪数字化安防的新宠儿，DVR的应用已经从最初的金融领域发展到交通、 楼宇、公安、检狱、广场、小区、机房、环境、考场等等各种应用场所，只要是想对图像和声音进行 检 控的场所就会应用到DVR系统。 一、 数字检 控产品现状 自2000年以来，数字化检 控市场得到了飞速的发展，国内诞生了一批新兴的数字化检

3、控产品生产 企业，其中由以数字化安防产品为代表的DVR生产企业迅速崛起，在短短几年时间里面，将数字化检 控 技术应用到各行各业，为社会的稳定和安定团结作出了积极的贡献，同时也使原有的检 控市场发生了 根本性的变化，模拟检 控产品逐步退出市场，DVR作为数字化安防工程中的主要组成部份被广泛地应用 ，民族品牌产品逐步占据市场主要份额。 现阶段最具有代表性的数字检 控产品DVR主要有如下几种形态： （1） 从结构上划分：基于工控机为主的数字硬盘录像机DVR；基于PC架构的嵌入式DVR；脱离PC 架构的嵌入式DVR； （2） 从实现检 控的路数上划分：1-4路的低路数数字检 控产品；6-10路的中路数

4、数字检 控产品； 12-16路及以上高路数数字检 控产品； （3） 从存储状况来划分：数字检 控产品可分为带存储的DVR和不带存储的前端检 控产品； 二、 数字检 控行业当前的困扰 从现阶段所有的DVR检 控产品来看，所应用的图像压缩技术主要是MPEG-4和MPEG-1两种格式，但 是图像压缩则是以352288（CIF格式）为主要的记录尺寸。这种CIF记录格式，通常情况下，在对记 录图像质量要求不太高的场所，如环境检 控、小区检 控、广场检 控、交通路口检 控等地方基本可以满 足检 控要求。 但是在一些重要的检 控场所，则对记录的图像质量有较高的要求，例如： 1、 对金融行业交易柜台存取货币检

5、 控，则需要对操作员所经手的货币面值、交易的货币张数进 行细致的检 控，以免出现差错，同时要对存取金钱的顾客进行细致的人物检视，以便在出现异常情况 时，可以及时通过记录的图像来判别人物特征； 2、 对机场出入口、检狱、超市、考场等检 控场所，则需要对进出的人物、行李进行细致的检视、 录像，以保证在出现意外情况时能够通过记录的图像及时分辨违章、违纪和犯罪的人物以及可疑的物 品； 3、 对医院手术的录像、检 控，则需要高清晰度的图像记录，以便能够详细了解手术进行的过程， 手术每一个细微动作等，这对手术的教学、远程医疗指挥等都有重要意义。 所有这些检 控需求在现有的DVR系统中还不能够得到有效的解决

6、。用户常常抱怨记录的图像看不 清楚细节，有时对人物的判别只能分辨出性别，其余特征则难以辨认，记录的图像在放大后会产生出 严重的失真，有马赛克现象存在，不能达到理想的检 控效果，对取证和获取相关信息的难度很大。 虽然MPEG-2压缩技术的应用可以解决压缩图像的质量，提高图像分辨率，达到720576的画质， 但是随之而来造成每小时记录的图像数据量非常庞大。一般情况下，记录的图像数据量都会在1G/小时 /路以上，这对需要连续记录图像和声音一、两个月的DVR检 控系统来说，是难以承受的，DVR系统所配 置的硬盘不可能达到要求。MPEG-1压缩技术只能够提供352288像素的图像压缩，而原有的MPEG-

7、4压 缩技术也同样只能提供352288像素的图像压缩。 如何能够在不增加过多的数据容量之下，提高记录的图像画质，是当今检 控行业，尤其是重要检 控场所所迫切需要解决的问题。 三、 数字化检 控行业未来趋势 未来数字化检 控行业的主要发展趋势将会朝着低数据量、高清晰度方向发展。原因有以下几点： 1、 现阶段检 控行业所记录的352288（CIF格式）图像质量，难以满足重要检 控场所对检 控图 像高清晰度的需求； 2、 在对记录的CIF图像放大进行检看的过程中，图像会有很大的失真，并伴有马赛克现象出现； 3、 DVR市场在一再追求低数据容量记录的同时，损失了记录的图像质量； 基于上述的现实状况，如

8、何才能够满足检 控需求呢？关键还是技术进步。 技术进步能够让需求得到实现。现在要求高清晰度图像进行检 控的需求已经有了切实可行的解决 方案，那就是MPEG-4+D1，所谓D1指的是图像分辨率在720576像素，在这种高分辨率的检 控记录图 像下，能够看清楚任何的检 控细节，尤其是钞票的面值和张数，对人物的脸部特征也能够有非常好的 分辨。同时采用了MPEG-4压缩技术，使得记录图像的数据量大大降低，可以满足了DVR系统能够连续记 录一、两个月图像数据的需求。 四、 对MPEG-4D1的分析 从以下的列表中来分析MPEG-4+D1的优势。 压缩格式 MPEG-4 MPEG-1 图像质量 D1 CI

9、F CIF 图像最大分辨率 720576 352288 352288 图像分辨率可调 CIF、QCIF、Half D1、D1 CIF、QCIF CIF、QCIF 数据容量/小时（一般情况） 290M 60M 280M 对CPU资源的占用（16路同时压缩） 50 20 20 对系统配置的要求 对显卡有一定的要求 一般要求 一般要求 最大支持的路数 16路 16路以上 16路以上 成本比较 三者之间大体相当 从上表的比较来看，新一代高精度专利压缩算法技术的发展，使得高清晰度检 控成为可能。虽 然D1画质图像压缩记录的数据量有所增大，但是相比MPEG-1压缩技术而言，数据容量并没有增加。在 同样MP

10、EG-4压缩技术下，D1图像与CIF图像之间可以自由地进行转换，即是在出现报警信号后，系统 自动将压缩图像分辨率转换成D1高清晰度画质，其他情况下则记录成CIF格式，这样就保证了硬盘可 以记录更多的数据，满足长时间记录的要求。同时通过图像格式的转换，可以在出现意外情况下，立 即实时记录高清晰度的图像画面，保证了证据获取的及时性、可辨性。在成本上，MPEG-4+D1的产品 价格同MPEG-4+CIF的价位相当，从而具有非常大的发展空间。 五、 D1产品介绍 国内专业生产压缩板卡的新加坡德加拉（成都）数码科技发展有限公司成功地研发出新一代高 精度专利压缩算法技术的压缩板卡7000SM系列，该系列产

11、品具有MPEG-4D1压缩功能，优势如下： 1、 同时兼容多种压缩格式，如：MPEG-4、MPEG-2、MPEG-1、MJPG等； 2、 压缩图像的尺寸可以从4848像素到720576像素以16为单位任意变化，提高了产品实用性； 3、 是国内最先采用I、B、P帧进行压缩的MPEG-4检 控板卡，并且I、B、P帧可任意组合，参数可 任意调整，从而保证了所压缩的数据量更低，通常情况下，数据量在40-70M/小时，大大节约了硬盘存 储空间； 4、 具有动态抽帧功能，即是在压缩过程中随时可以抽帧，也可以随时停止，这对降低图像压缩 数据量提供了实用功能； 5、 通常情况下，记录的图像数据量较低，MPEG

12、-4D1在290M/小时左右，MPEG-4CIF在60M/小 时左右。 6、 在压缩过程中可以实现一般情况下将检 控图像记录成CIF格式，在出现报警后，可以自动将 检 控画面记录成Half D1或D1格式，在报警解除后，将又恢复到CIF画面记录，极大地节约了硬盘空间， 同时又能保证在关键时刻可以看清楚检 控细节，分辨出细微特征，从而达到检 控需求。 六、 总结 数字化检 控行业对当今DVR系统提出了两个方面的要求，一方面要求记录的图像数据量低，保证 系统能够长时间记录；另一方面要求记录的图像清晰度高，满足对细节检 控的要求。这种要求在新一 代图像压缩技术的推动下，唯有MPEG-4D1才可以实现

13、。可以预言，MPEG-4D1将是当今和未来数字 化检 控行业首选的产品。 数字化检测从传统蓝图打印时代跨越到无纸化的检测（发布时间：2009-5-27 12:00:44 点击：346） 致力于持续不断的产品创新、效率提升、成本降低与品质提高，从而在日渐激烈的市场竞争中脱颖而出，无疑是现代制造业的普遍追求。为此，各种现代的制造技术，如CAD(计算机辅助设计技术)、CAM(计算机辅助制造)、CIM(计算机集中管理)、高性能数控加工中心、网络系统以及先进的生产管理系统(ERP)在企业当中得到了广泛应用与推广。 今天，在现代化的工厂，不仅是设计和制造环节实现了电脑化和数字化，连同物品出入库管理、生产管

14、理以及各工序管理，凡是与制造相关的一切过程全面依靠计算机统一管理与规划，操作现场的CAD、CAM、CAE的各个系统均经由网络统一到主计算机进行管理。通过全面依靠无缝连接从设计到生产的各个环节，这些技术实现了制造效率和产品品质较以往的提升，并不断做得更好。 以PC-DMIS为核心的EMS企业计量解决方案，在企业现有CAD系统、先进生产管理系统和网络技术的基础上，实现了将用户的计量操作从设计一直延伸到最后的检测，改传统的蓝图打印为现代的无纸数字化检测。我们知道，当前很多工厂的检测过程是这样实现的：设计和工艺部门将设计和工艺规划以纸面方式传递到检测部门，检测部门需要根据图纸要求进行测量机的联机编程，

15、这样做一方面需要检测部门花费大量的时间和精力进行图纸分析，另外一方面还要浪费测量机宝贵的机时，同时检测信息的传递缓慢，最后的检测报告不便于管理，共享和追溯困难，从而使得工厂的整个检测环节效率低、难于与现代以数字为显著特征的工厂制造进行紧密融合。 测量技术的发展为数字化检测铺平了道路EMS企业计量解决方案，以软件为平台，不仅充实了用于计量检测环节的测量技术，同时还将测量延伸到了设计环节 PC-DMIS检测规划(PC-DMIS Inspection Planner)、制造环节 - PC-DMIS NC以及最终的报告共享(PC-DMIS Web Reporter)，提供了一整套完成的、可升级与相互兼

16、容的软件组件，面向从小型的车间一直到跨国工厂，用来监控和管理整个系统的质量。整套系统的工作类似于Microsoft Office，各单个产品具有相似的外观和操作感受，同时还便于进行数据共享，在一些情况下还可以相互间共享检测程序。 在CAD设计环节，PC-DMIS 检测规划自动能够读取来自CAD的检测信息，并通过脱机编程(PC-DMIS Offline)的方式进行检测程序的编制、模拟测试与路径优化。所有的通过脱机编程编制的程序通过企业中心数据库进行存储。测量机可根据生产管理系统的指令从中心数据库进行相应检测程序的调用，检测完成后，自动检测测量结果上传到中心数据库，供生产管理系统使用。所有来自检测

17、系统的测量数据可通过统计分析软件和网络报告器进行统计分析，并可使得不同的人按照不同的权限浏览相关的产品信息。 以下是关于数字化检测过程的简单示意图：所有的测量过程都是通过先进计算机、软件和网络技术进行，能够快速适应设计的变化，并可及时实现对整个制造过程的调整。 技术要点 在整个数字化检测过程中，我们主要通过检测规划-脱机编程-联机检测-网络数据化管理等核心环节实现。PC-DMIS Planner 将设计意图转化到检测程序中 PC-DMIS IP连接设计和检测，使得无纸化检测成为现实。CAD设计人员利用电子方式标注图纸，这些符号成为了CAD模型的一部分，通过CAD直读接口功能，直接导入多种CAD

18、软件格式的零件GD&T国际标准的质量检测信息 PC-DMIS Offline： 导入IP文件自动生成测量程序，并自动优化测量路径，进行脱机碰撞测试，保证程序的可靠性。 PC-DMIS Online： 各种测量设备通过PC-DMIS执行测量程序，测量结束后软件自动输出和保存检测报告。检测报告的网络数据化管理： 各种计量设备分布在客户各生产环节，通过网络报告系统可以实时远程查看和监控所有测量单元的产品质量： PC-DMIS Web Reporter 网络报告数据库，对客户现场的各种计量设备的测量结果进行数据整合和网络化信息管理。u PC-DMIS Report Viewer 任何客户端可以通过安装

19、报告浏览器实时快速查看零件检测数据u PC-DMIS Report Designer 专门提供客户定制个性化报告模板，更加灵活方便u 总结 通过数字化检测体系的构建，实现了效率提高、成本降低和品质提升： 建立了跨部门/跨工厂的检测数据管理体系n n 构架了基于信息系统的高效反应和决策体系 减少了测量过程的人为错误和意外损失n 增强了数据的方便性，安全性，真实性和一致性n n 强化了检测数据的可利用性和历史追溯性超低温数字化检测技术研究项目编号：227-2006行业分类：机械、仪表工业内容简介：1、项目立项意义：数字化技术在人们的日常生活中变得越来越重要，在常温和低温制冷（-30C以上温度）下的

20、数字化技术已经非常成熟，但对于一些前沿领域的检测应用，如生命科学中的荧光检测、医学中的活动物在体检测、活细胞单分子检测、天文望远星体微光成像等，由于探测信号非常微弱，需要进行很长时间的暴光积分才能得到良好的清晰检测图象，此时，必须采用超低温的数字化技术，即必须使探测器处在-40C 、-80C、-120C、-140C等强制冷环境条件下来降低热噪声与暗电流，减少环境的影响，并进行长时间探测积分后使信号与背景的差值增大，再作数字化处理生成具有良好对比度与清晰度的图象。否则，因为背景噪声比较强，即使进行长时间探测积分但信号与背景几乎被同样增大，差值依然不明显，因而无法获得一张具有良好对比度的检测图象。

21、因此，开展超低温数字化检测技术研究对于目前前沿领域的微弱信号检测非常重要。2、项目技术关键：开展超低温数字化检测技术研究，将解决以下关键技术问题：解决光电转换芯片的低温和超低温制冷问题，解决制冷过程中的结霜问题，解决在超低温制冷过程中保证信号的后续放大与处理电路的正常工作问题，解决系统的微弱信号成像与去除杂散光问题，解决系统的单光子接收放大问题，解决系统信号传输与显示的接口问题。3、项目主要技术、经济指标、成果提供形式：开展超低温数字化检测技术研究，主要技术研究内容：进行多级半导体制冷技术研究解决光电转换芯片的低温和超低温制冷问题，采用真空隔离方法解决制冷过程中的结霜问题，采用探测芯片与后续放

22、大处理电路分块设计与真空隔离方法解决在超低温制冷过程中后续放大处理电路的常温正常工作问题，采用屏蔽与消光措施解决系统的微弱信号成像与去除杂散光问题，采用伺服反馈控制进行动态长时间积分解决系统的单光子接收与信号增益放大问题，采用USB2.0接口技术简化连接方式解决系统信号传输与显示的接口问题，进行系统集成，研制成超低温数字化检测仪器实验样机系统。经济指标主要体现在：通过本项目研究工作，我们拥有了自主知识产权的低温和超低温制冷数字化检测技术，这样我们就可以在生命科学中的荧光检测、医学中的活动物在体检测、活细胞单分子检测、天文望远星体微光成像等领域开展广泛的研究与产品开发工作，基于我们的自有技术可以

23、使相关检测系统的成本下降到10万元左右，有利于推广应用，并且可以节约大量外汇。提供成果形式：通过本项目研究工作，将探索一种低温和超低温制冷数字化检测技术，使我们拥有这方面的自主知识产权，研制成可用于荧光检测、活动物在体检测、活细胞单分子检测、天文望远星体微光成像等应用的超低温数字化检测仪器样机1台，并取得大量实验应用数据，为产品定型与产业化提供依据。电气信号数字化检测技术研究来源:草根论文网 时间:2011-01-23 17:32 字体:大 中 小 收藏 我要投稿 浏览： 164 【摘要】：本文首先介绍了电气设备检测与故障诊断系统的组成，以及目前信号处理技术在电气设备检测中的应用状况，在此基础

24、上分析了电气设备检侧技术的发展方向，总结出信号数字化在电气检测技术发展中的作用。希望本文的研究能够为电气设备检测技术的研究提供借鉴之据。【关键词】：电气设备检测；信号处理；信号数字化随着我国工业企业事业的不断发展，越来越多的电气设备得到了广泛的应用。同样带给我们的问题就是，在电气设备大规模应用的今天，电气设备的检测和故障诊断显的尤为重要。如何快速有效的对电气设备进行及时检测，成文了我们亟待解决的问题。一、电气设备检测与故障诊断系统的组成电气设备检测与故障诊断包括以下基本过程：信号检测、数据采集、数据处理、诊断。基本过程如下：通过各种传感器（如光、电、温度、振动、流量、化学等）检测出设备的状态信

25、号，并使其可被传输，转换，采集，处理。然后由数据采集单元采集并存储于存储器中。传送载体可以是电缆或光缆，为了其提高抗干扰能力，多采用光缆或采用数字信号传输。数据采集可以采用三种方式：采集信号波形，采集信号峰值或记录峰值超过阀值的脉冲。进行数据处理时，主要为抑制干扰，保留或增强有用信号，提炼信号特征。依据所得的特征信号，采用各种诊断方法，如模糊逻辑，人工神经网络，专家系统等得出诊断结果。二、信号处理技术在电气设备检测中的应用通过信号处理，能够抑止干扰、保留或增加有用的信号，提炼信号特征，从中获得与故障相关地征兆，利用征兆进行故障诊断。时域分析、快速傅立叶变换频域分析、小波分析、小波包分析等信号处

26、理提取技术的发展为电气设备的检测诊断提供了前提条件。利用小波变换的多分辨率性质，基于信号和随机噪声在小波变换域中不同的模极大值系数特征，提取信号和噪声在多尺度分辨空间中的波形特征，而且根据表征该特征的小波系数模极大值传播特性的不同，来实现对信号波形的有效检测。小波分析能准确的反映故障发生的时间、位置等信息，并能对电气设备进行实时有效的状态检测和故障诊断。三、电气设备检侧技术的发展方向1、电气设备检测的信息融合技术发展在电气设备检测中引入多传感器与数字化信息融合技术，首先是可以拓宽信息来源渠道，其次是可以改善信息处理的质量，提高诊断的准确性，以便对设备的运行状态有整体的、全面的了解。这种技术最大

27、的优点是能够提高测量抗干扰的能力，因为不同的传感器对干扰的反映灵敏度不同，尽管在某些传感器中可能存在比较强的干扰信号，但是当与其他对电磁干扰反映不灵敏的传感器信息进行融合之后，就可以剔除其中所包含的干扰信号分量。2、基于虚拟信号技术的发展虚拟仪器技术是当前测试与控制领域技术的研究热点，它是以计算机及网络为基础，以软件为核心的自然科学信息测试、分析、存储、传输与控制系统。通过虚拟技术，系统的界面更加形象逼真，具有良好的可视性和交互性，可以明了的表现电气系统的状态。3、远程电气信号检测和网络化跟踪随着分布式计算技术、大型数据库技术、面向对象的软件技术和宽带数字通信技术的长足发展，基于因特网的电气设

28、备故障检测将成为现实，将设备诊断技术与计算机网络技术相结合，采集设备状态数据，实现对设备故障的早期诊断和及时维修。远程监测和诊断可实现全国范围内的诊断知识与数据共享，远程协作诊断以因特网为桥梁，必将在时间和空间上缩短电力设备和诊断专家的距离。4、基于人工智能的信号数字化检测系统开发所谓的人工智能是以模型化的计算机来代替人的思维方式解决问题的一种方法。专家系统实际上是人工智能计算机程序系统，通过汇集和管理不同来源的众多专家知识，用仿人类专家推理过程的计算机模型来解决现实生活中某些复杂的重要问题，而目前专家系统的问题是缺乏有效的诊断知识表达、不确定性的知识推理及知识获取困难；神经网络的兴起开辟了一

29、条崭新的途径，它是由大量处理单元互连而成的网络，是在现代神经生物学和认知科学对人类信息处理研究成果的基础上提出的，具有很强的自适应能力、学习能力、并行能力、容错能力和鲁棒性，从而可以代替复杂耗时的传统算法，使信号处理过程更接近人类思维活动；状态监测与故障诊断中经常用模糊的自然语言来说明状态的特征，为了准确有效的判断具有模糊征兆的状态，必须用模糊集合的概念对其是否属于某个状态的原因进行描述，特别对于一些征兆与状态之间无法确定的数学模型的复杂的机械系统，只有在获取系统状态的综合效应、积累维修经验和集中专家意见的前提下，用模糊的方法进行状态监控。5、开放式电气信号数字化故障诊断系统开放式电气信号数字

30、化故障诊断系统是通过网络连接的远程故障诊断系统，与传统的故障诊断系统有着本质的区别。传统的故障诊断系统的数据库是封闭或半封闭的，其构造和输入都需要设计人员来修改，而远程故障诊断系统的知识库必须是基于Web数据库的开放式体系结构，设计者只需完成一个简单的系统框架，知识库的填充是在系统的维护与使用过程中不断充实的，从而使整个系统具有灵活性，可扩展性。6、基于数字化的寿命周期成本管理实行状态检测的最终目的就是为了提高经济效益和降低生产成本，当电气设备运行到一定的年限，设备的检修费用可能会高于重新配置设备的费用，这与状态检测的初衷是相悖的。而基于设备寿命周期费用管理就是以设备在整个寿命周期内所花费的总

31、费用为评价指标，比仅仅根据检测诊断、寿命预测、可靠性分析进行状态检修更加合瑾，更符合所追求的目标，基于这种方法的状态检修决策要同时考虑本次检修和本次检修对设备长期运行效率和成本的影响，从而提出更加切合实际的维修、更新措施。通过以上对于电气设备检侧技术发展方向的分析，我们可以进一步明确，信号数字化应用于电气检测的各个领域。从多方面来讲，电气信号数字化检测是今后发展的方向。我们应该从理论与实践上进一步推进电气设备检测技术的不断发展，为企业提供良好的技术保障。数字化检测在金相检测上的应用摘要 显微镜光学图像利用数码技术实现“图像信息采集计算机处理与转存打印输出”的连续过程,从而代替了传统的胶片照相和

32、暗室作业。实际应用表明,即便是在放大1000倍下拍摄的数码显微图片,其组织形貌、细节、层次仍很清楚,可以满足一般金相检验对图片的要求,而且进步了金相图片制作的工作效率,节约了图片制作的本钱,便于图片的交流、保存与查阅。关键词 金相检测 图像 数字化 系统1 前 言在钢铁产品的检测分析中,金相检验经常需要大量的显微图片,以描述钢材组织的结构、非金属夹杂物及各类缺陷形貌。目前,低倍及实物照片一般用135相机拍摄,高倍显微照片使用暗盒、单张金相底片拍摄。这些照片是胶片曝光和暗室冲洗的技术,一张照片的获得需要一系列的流程,速度慢、费工费时,严重制约了金相检验的速度。而金相检验工作的频度大、总量多、流程

33、长,特别是胶片照相及暗室作业,一人占用多人等待的现象时常发生,成为制约检验速度的瓶颈,使得检测工作快捷、及时、正确地为生产和科研服务的要求难以兼顾。在当今信息技术时代,图像的数字化技术日趋成熟,显微光学图像利用数码技术已经可以实现“信息采集计算机处理与转存打印输出”的连续过程,不仅可以节省图片制作的时间,降低图片制作的本钱,稳定图像质量,还可以借助于应用软件实现组织结构各种参数的定性或定量分析。这在材料组织结构检验与研究、产品缺陷分析以及检验标准的制定等方面具有明显的上风。鉴于此,在现有光学显微镜的基础上,建立了一套图像数字化处理系统,成功地应用于检验工作,效果极好。2 系统的建立2.1 市场

34、调研目前金相实验室配置图像数字化系统有以下三种可能的方式:(1)用CCD摄像头与显微镜相匹配,其分辨率相对较低,一般只有几十万像素; (2)专用显微数码相机与其相应的显微镜匹配,分辨率较高,有专用接口,但价格较贵,如日本OLYMPUSDP10数码显微照相机,专门适用于OLYMPUS显微镜,其最高分辨率为131万像素(12801024)。还有美国Pixera120es数码显微照相机,最高分辨率为120万像素(1260960),美国PolaroidDMC数码显微照机相,最高分辨率为192万像素(16001200);(3)用普通数码相机代替专用显微数码相机与显微镜匹配,分辨率最高,如日本NIKONC

35、OOLPIX990,最高分辨率为315万像素(20481536)。而且这类相机由于贸易因素,更新换代及分辨率进步的速度和频率均高于专业数码相机,使用普通数码相机可以享用最新的科技成果,同时可以用较低的本钱对关键设备进行更新。但是,普通数码相机不可能有现成的接口与显微镜匹配,这必须另外制作。因该接口不仅涉及精密加工,而且必须满足同步聚集成像、放大倍率等光学题目,技术含量较高,必须委托专业公司制作。此外,目前国内使用数字化图像处理系统的显微镜,一般以高倍率为主,而从“宏观低倍高倍”完整系列的金相实验室图像数字化处理系统则少见。2.2 系统设计思路通过市场调研,结合本实验室情况及工作性质,形成了如下

36、设计思路。(1)鉴于技术中心金相实验室兼有科研和检验任务,对照片质量要求较高的特点,拟尽可能采用分辨率最高的设备,以使图片达到最佳的效果。(2)为使金相图片放大倍率系统化,图像数字化处理系统应包含宏观、低倍和高倍拍照三个组成部分。(3)实现图像数字化的设备原则上选用分辨率较高的设备(包括彩色激光打印机),高倍显微镜选用日本OLYMPUSPME3323UN显微镜,低倍显微镜选用德国LEITZWILDM650体视显微镜,宏观拍照直接用数码相机获得。该套系统及相关软件委托精密仪器有限公司同一配置、安装调试。专用接口经多次返工后非常成功,而且给数码相机加装了快门线,系统达到全部技术要求,并正式投进使用

37、。2.3 系统的构成金相检测图像数字化处理系统由三部分组成。(1)宏观部分 由数码相机直接拍照输进计算机,从缩小几倍到放大几倍(2)低倍部分 由体视显微镜配接数码相机拍照并输进计算机,放大倍数由350倍。(3)高倍部分 由OLYMPUS显微镜配接数码相机拍照输进计算机,放大倍数由501000倍。系统的结构示意图如图1。3 系统的使用实例3.1 宏观照相在宏观照相台上使用数码相机(H)拍摄试样的宏观形貌,再将存储的照片输进计算机进行处理,然后打印成图片。图2、3为生产厂送检的中厚板表面裂纹试件,图2反映其缺陷的取样位置及钢号,图3显示稍微放大后的裂纹外形、数目、分布及板面的氧化特征。这种方便、快

38、捷的成像和能根据需要对缺陷局部作逐次放大处理是原来座机照相无法做到的。3.2 低倍照相低倍照相系统可以和宏观照相系同一样使用数码相机,其图片质量、效果也完全一样。用体视显微镜与数码相机(或CCD摄像头)联接,将图片信息直接传输到计算机的相关浏览程序。该系统充分利用体视显微镜景深好,能在低倍率(几倍至几十倍)方便转换放大档次的优点,弥补了原显微镜用135相机拍照再经扩印的工序繁琐之不足。此外,低倍系统的建立使原来研究低倍组织和缺陷由宏观直接到高倍显微观察的方式(缺少低倍率分析)得以补充和完善,使金相分析的放大倍率系列化,这对于研究钢铁产品表面缺陷、零部件失效分析是十分有用的。图45为钢板表面裂纹

39、的低倍图片,逐次放大的图像清楚地反映了裂纹形貌、细节及组织的层次,裂纹的分布及轮廓反映出晶界三重点的破坏及其沿晶界扩展的特征。由于目前尚缺一台数码相机,低倍照相系统是通过摄像头(CCD)将图片信息直接传输到计算机相关浏览程序,通过屏幕抓拍记录图像信息,其图片效果稍差。3.3 高倍显微照相与光学显微镜配接数码相机的高倍显微照相在金相分析中使用频率最高,其操纵要点是:将显微镜的光学信号转换到“135相机”档,显微镜的曝光器置于“常开(WORK and TIME)”状态。打开数码相机并置于“手动(M)”档,将照相视场调至“满视场”,选用“手动调焦”,封闭闪光灯,设置照相质量为“优良(FINE)”。连

40、接信号线,将数码相机获取的信息传输到计算机,打开相关浏览软件,即可在显示器上观察到实时图像。根据选取所需视场及放大倍数,调节焦距,按下快门线,即通过数码相机记录下图片信息,再将图片信息输进计算机进行处理,然后打印。图6为82B线材中心偏析区的“变态”组织。由于连铸时碳和锰等元素在原铸坯中部的偏析,进步了中心部位的淬透性,使之在连续冷却条件下偏析区得到高碳马氏体组织。图中显示的马氏体、残余奥氏体、索氏体以至于二次渗碳体均清楚可辨。图7为发生脆断的高碳钢盘条组织。经检查,在盘条周边的局部区域由于冷却较快而得到马氏体组织,致使盘条发生脆断。图中的片状马氏体、残余奥氏体和屈氏体组织层次清楚,颜色反差适

41、中。图8为低碳、高锰焊条钢组织。该盘条在拉拔过程中发生断裂,金相检查其显微组织,在形变铁素体基体上分布着颇多马氏体残余奥氏体小岛,较硬的第二相“小岛”强化了组织,使拉拔时应变不均匀而产生断裂。以上显微图片的效果表明,与光镜配接拍摄的数码图像,通过计算机处理打印输出,即便是1000倍下拍摄的照片,其组织形貌、层次仍很清楚,足以满足一般金相检验对图片的要求。4 效果比较4.1 进步了工作效率,降低了劳动强度胶片照相到形成照片需经过负片曝光、显影、定影、水洗、晾干及相纸的曝光、显影、定影、水洗、上光等过程。要得到一张较为满足的金相照片,其周期约需一天的时间,而且照片形成的中间环节多,无论哪个环节处理

42、得不好,都会对照片的最后质量产生不良影响,甚至得从头再来一遍。相比之下数码照片的形成就简单多了,将数码相机记录下的图片信息输进计算机进行简单的处理,即可将照片打印出来,几分钟就完成,大大地进步了工作效率,降低了检测职员的工作强度,而且确保图片质量,使检测职员有更多的时间和精力用于对样品的观察分析和研究。这对于需要对科研和生产现场作出“快速反应”的检测岗位来说,其意义是显而易见的。4.2 节约了生产本钱一张印相纸约需人民币2元,可印照片68张,一张A4复印纸约需人民币0.08元,打印照片6幅,节约了本钱。胶片照相所需的显影液、定影液、水等用度与数码照相所需的激光打印机硒鼓消耗用度大体相抵。每年的

43、金相报告按1000份计算,则每年可节约生产本钱近万元。4.3 方便保存与查阅在图片的保存与查阅方面,计算机的上风十分明显。计算机的硬盘、软盘、可读写光盘存储容量都非常大,可存储大量图片,而且查阅、复制十分方便。随着网络时代的来临,检测结果通过互联网与国内外同行实时交流与讨论将成为可能,这使得该系统的运用远景一片光明,意义深远。5 结 语显微镜光学图像利用数码技术实现图像采集计算机处理与转存打印输出的连续过程,体现了检测技术的进步。应用效果表明,该图像处理系统可以满足一般金相检验对图片的要求,进步了金相图片制作效率,节约了制作本钱,便于图片的保存、查阅与交流,使金相检测在满足科研、生产快捷、及时

44、、正确的要求上大大前进了一步。无损伤探测技术在啤酒检测中的应用 1国内外啤酒检测技术的研究现状 1.1传统啤酒生产质检方法 啤酒在酿造的不同阶段主要检测项目种类有所不同。在糖化阶段主要检测麦汁浓度、蛋白质水解程度、总酸、-异葎草酮、麦汁色度等，这些指标常采用糖度计法、凯氏定氮法、酸碱滴定法、紫外吸收分光光度法、比色法等方法，这些方法有的过于粗略，有的样品处理繁琐，需要消耗大量的试剂和时间，无法实现在线检测。酒精度和原麦汁浓度的检测是啤酒常规分析项目，传统的蒸馏-密度瓶法，不仅费时费力，而且影响因素很多，效率低。双乙酰是构成啤酒生青味的主要成分之一，是衡量啤酒成熟程度的重要标志，在啤酒中其阈值即

45、风味界限值为0.15 mg/L(ppm)，若含量过高，就会出现一种馊饭味。目前，啤酒中双乙酰含量的测定方法大多采用邻苯二胺比色法，实验室测定均需要用到大量试剂来检测，费时费力。感官审评法，虽然在生产中有较多的应用，但是测评周期长、影响因素多、主观性强、重复性差，并且人的鼻子、舌头对气味具有适应性，容易出现疲劳而影响分析结果，无法实现快速检测。 1.2啤酒质检测新技术 近年来，随着新技术研究的深入，对啤酒味觉品质检测的研究不断出现新成果，在传统检测技术感官的基础上，气相色谱法、高效液相色谱法等检测技术在啤酒味觉品质检测中的应用研究逐渐深入。如采用气相色谱法对啤酒中的高级醇、酯类、双乙酰等羰基化合

46、物及二氧化硫等含硫化合物等挥发性物质进行检测；采用高效液相色谱法分析异构化-酸等苦味物质，以及蛋白质、多酚等易造成啤酒浑浊的物质。 传统啤酒品质检测的研究已经较为成熟，但是，传统的味觉检测只是将几种描述味觉的信息简单的组合起来，不能给出味觉的整体信息。虽然气相色谱(GC)，色-质(GC-MS)与电化学方法也尝试过模拟“嗅觉”和“味觉”，但检测结果都很难代表样品的整体性，主要原因是所得的“嗅觉”和“味觉”都在破坏样品及分离后结果的基础上，随后再把分离后的结果重组。所以对嗅感和味感进行系统化、科学化变得非常困难。随着生产过程其他环节自动化程度的提高，越来越需要一种客观、快捷、重复性好的方法来评估产

47、品香味和风格等主观信息。 2无损检测技术现状 无损检测(NDT)技术是在不破坏被检对象的前提下,运用各种物理学的方法如声、光、电、图像视觉技术等手段对物料进行检测分析的一种方法和技术，主要是基于被检物料的物理性质如密度、硬度形态、颜色等,进而判定农产品的成熟度以及内部的含糖量、糖酸比、水分、内部病变等，主要包括力学方法、电磁学方法、光学方法、放射线法、计算机图像处理技术和电子气味检测法(电子鼻)等。无损检测具有直观、可实时、易数字化、可实现三维图像、应用范围广、检测速度快、不破坏样品完整性等特点，还能有效地判断出从外观无法得出的样品内部品质信息，是食品科学的一个重要研究热点。 2.1近红外光谱

48、分析技术 近红外光（Near Infrared，NIR）是介于可见光和中红外光（MIR）之间的电磁波，ASTM定义的近红外光谱区的波长范围为7802526nm 1。近红外光谱主要是由于分子含氢基团X-H （X=C 、N 、O ）振动产生的，不同基团（如甲基、亚甲基、苯环等）或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都有明显差别，NIR 光谱具有丰富的结构和组成信息，非常适合用于碳氢有机物质的组成与性质的测量。其主要特点是：30 s内就可快速给出分析结果，可进行在线分析；制样简单，信息量大，可同时测定多组分；经定标建模后，无须用其他常规化学分析手段，不使用有毒有机试剂，无污染，非破坏性分析，可实现产品的无损质量检测；可使用光纤，从而可实现远程分析检测。但建