基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统及方法与流程

1.本发明涉及计算机应用技术领域，具体涉及基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统及方法。


背景技术：

2.在工业背景下，实时图像处理技术在各个领域得到了广泛应用，例如机器视觉检测、自动化生产线监控、无人搬运车导航等。这些应用场景对于图像处理系统的性能、精度和稳定性要求极高，以确保生产过程中的安全、高效和准确，同时，由于工业环境中的实时图像传输和处理，带宽资源也成为了一个关键因素。
3.机器视觉检测作为工业生产中质量监控的重要环节，需要对产品进行高精度、高速的识别和分类，在复杂的工业环境中，往往需要处理大量实时图像数据，根据不同产品的特征进行特定的图像算法处理，自动化生产线监控中，实时图像处理技术能够实时检测生产过程中产生的异常，为生产线提供有效保障。无人搬运车等自动化设备通常需要实时处理相机拍摄的图像信息，从而实现自主导航和避障功能，确保设备在工厂内安全、准确地行驶。
4.现有的在一些具有资源限制的工业应用场景中，传统的高性能图像处理方法可能导致过多的计算资源占用、带宽资源消耗以及影响整体系统性能，在低功耗设备、嵌入式系统以及需要较长续航时间的场景下，过于复杂的处理算法可能导致设备的功耗不足，影响正常工作，另一方面，实时图像传输对带宽资源的需求较高，过高的带宽占用可能导致其他关键任务的传输受阻。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统及方法，以解决传统的高性能图像处理方法可能导致过多的计算资源占用、带宽资源消耗以及影响整体系统性能，在低功耗设备、嵌入式系统以及需要较长续航时间的场景下，过于复杂的处理算法可能导致设备的功耗不足，影响正常工作，另一方面，实时图像传输对带宽资源的需求较高，过高的带宽占用可能导致其他关键任务的传输受阻的问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统及方法，包括图像采集模块，所述图像采集模块连接端设有图像预处理模块，所述图像预处理模块连接端设有自适应处理等级调整模块，所述自适应处理等级调整模块连接端设有图像处理与分析模块，所述图像处理与分析模块连接端设有结果输出与反馈模块。
7.优选的，所述图像采集模块包括工业相机模块和光源模块，所述图像采集模块与工业相机模块和光源模块数据连接。
8.优选的，所述自适应处理等级调整模块连接端设有分级模块，所述自适应处理等级调整模块与分级模块数据连接。
9.优选的，所述图像处理与分析模块包括特征提取模块、特征识别模块和特征分类模块，所述图像处理与分析模块分别与特征提取模块、特征识别模块和特征分类模块数据连接。
10.优选的，所述图像采集模块与图像预处理模块数据连接，所述图像预处理模块与自适应处理等级调整模块数据连接，所述自适应处理等级调整模块与图像处理与分析模块数据连接，所述图像处理与分析模块与结果输出与反馈模块数据连接。
11.基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统的方法，具体步骤如下：
12.s1、图像采集：通过图像采集模块负责实时捕捉工业环境中的图像数据，工业相机模块可以包括一台或多台高性能工业相机，在不同工作场景下对图像进行高质量采集，通过光源模块在采集图像过程中进行补光；
13.s2、图像预处理：通过图像预处理模块对采集到的原始图像数据进行预处理，包括降噪、去模糊、对比度增强等，以便后续处理模块能够更有效地进行图像识别和分析；
14.s3、自适应处理选择：通过自适应处理等级调整模块根据实际应用场景、设备性能及带宽资源等因素，动态调整图像处理等级，通过分级模块进行处理等级的分级，处理等级可以包括低、中、高等不同层次，以实现在满足检测效果的前提下，兼顾计算资源和带宽资源的消耗；
15.s4、图像处理分析：通过图像处理与分析模块根据自适应处理等级，通过特征提取模块、特征识别模块和特征分类模块对预处理后的图像进行特征提取、识别和分类操作，可以利用机器学习或深度学习算法对图像进行高精度、高速的处理；
16.s5、输出检测结果：通过结果输出与反馈模块将图像处理分析后的结果输出到下游设备或系统，可以实时接收设备或系统的反馈信息，进一步优化自适应处理等级的调整策略。
17.本发明实施例具有如下优点：
18.1、利用先进的机器学习或深度学习算法实现对采集到的实时图像进行高精度、高速的识别和分类，保证检测效果的前提下，显著提高了处理性能和响应速度；
19.2、通过自适应处理等级的调整，根据实际应用场景、设备性能和带宽资源等因素实现计算资源的动态分配，充分利用现有计算能力，提高整个系统的性能；
20.3、根据实际需求动态调整处理等级，平衡图像处理效果与带宽资源消耗。这有助于避免过高的带宽占用影响其他关键任务的传输，保证整个系统的通讯效率和稳定性；
21.4、通过自适应处理等级的调整，实现资源分配的优化，进而提高整个图像处理系统的性能和稳定性；
22.5、通过智能地自适应处理等级，能够在不同场景和设备条件下保证图像处理效果和性能。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
24.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
25.图1为本发明提供的整体系统结构示意图；
26.图2为本发明提供的整体系统流程图；
27.图3为本发明提供的整体结构实施例一系统结构示图。
28.图中：1、图像采集模块；2、图像预处理模块；3、自适应处理等级调整模块；4、图像处理与分析模块；5、结果输出与反馈模块；6、特征提取模块；7、特征识别模块；8、特征分类模块；9、分级模块；10、工业相机模块；11、光源模块。
具体实施方式
29.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.参照附图1-2，本发明提供的基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统及方法，包括图像采集模块1，所述图像采集模块1连接端设有图像预处理模块2，所述图像预处理模块2连接端设有自适应处理等级调整模块3，所述自适应处理等级调整模块3连接端设有图像处理与分析模块4，所述图像处理与分析模块4连接端设有结果输出与反馈模块5，所述图像采集模块1与图像预处理模块2数据连接，所述图像预处理模块2与自适应处理等级调整模块3数据连接，所述自适应处理等级调整模块3与图像处理与分析模块4数据连接，所述图像处理与分析模块4与结果输出与反馈模块5数据连接；
31.本实施方案中，自适应处理等级的调整策略能够根据实际工业环境、设备和带宽资源进行动态优化，提高整个系统的性能和稳定性，满足不同场景和设备条件下的实时图像处理需求；
32.其中，为了实现图像采集的目的，本装置采用如下技术方案实现的：所述图像采集模块1包括工业相机模块10和光源模块11，所述图像采集模块1与工业相机模块10和光源模块11数据连接，通过图像采集模块1负责实时捕捉工业环境中的图像数据，工业相机模块10可以包括一台或多台高性能工业相机，在不同工作场景下对图像进行高质量采集，通过光源模块11在采集图像过程中进行补光；
33.其中，为了实现自适应处理选择的目的，本装置采用如下技术方案实现的：所述自适应处理等级调整模块3连接端设有分级模块9，所述自适应处理等级调整模块3与分级模块9数据连接，通过自适应处理等级调整模块3根据实际应用场景、设备性能及带宽资源等因素，动态调整图像处理等级，通过分级模块9进行处理等级的分级；
34.其中，为了实现图像处理分析的目的，本装置采用如下技术方案实现的：所述图像处理与分析模块4包括特征提取模块6、特征识别模块7和特征分类模块8，所述图像处理与分析模块4分别与特征提取模块6、特征识别模块7和特征分类模块8数据连接，通过图像处理与分析模块4根据自适应处理等级，通过特征提取模块6、特征识别模块7和特征分类模块
8对预处理后的图像进行特征提取、识别和分类操作。
35.基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统的方法，具体步骤如下：
36.s1、图像采集：通过图像采集模块1负责实时捕捉工业环境中的图像数据，工业相机模块10可以包括一台或多台高性能工业相机，在不同工作场景下对图像进行高质量采集，通过光源模块11在采集图像过程中进行补光；
37.s2、图像预处理：通过图像预处理模块2对采集到的原始图像数据进行预处理，包括降噪、去模糊、对比度增强等，以便后续处理模块能够更有效地进行图像识别和分析；
38.s3、自适应处理选择：通过自适应处理等级调整模块3根据实际应用场景、设备性能及带宽资源等因素，动态调整图像处理等级，通过分级模块9进行处理等级的分级，处理等级可以包括低、中、高等不同层次，以实现在满足检测效果的前提下，兼顾计算资源和带宽资源的消耗；
39.s4、图像处理分析：通过图像处理与分析模块4根据自适应处理等级，通过特征提取模块6、特征识别模块7和特征分类模块8对预处理后的图像进行特征提取、识别和分类操作，可以利用机器学习或深度学习算法对图像进行高精度、高速的处理；
40.s5、输出检测结果：通过结果输出与反馈模块5将图像处理分析后的结果输出到下游设备或系统，可以实时接收设备或系统的反馈信息，进一步优化自适应处理等级的调整策略。
41.实施例一：参照附图3，
42.本发明基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统及方法应用于汽车制造工厂的自动化生产线，用于检测汽车零部件装配质量。以下是具体的操作步骤：
43.1.图像采集设备设置：选择合适的工业相机和光源，安排专业人员在生产线上的关键位置进行安装，确保视场范围覆盖待检测汽车零部件的整个工作区域。设置相机参数，例如分辨率、帧率、曝光时间等，使得采集到的图像清晰可辨。对光源进行调整，保证图像在充足光线下拍摄。
44.2.图像预处理模块：开发图像预处理软件模块，对采集到的原始图像进行降噪、背景减除、亮度和对比度调整等预处理操作，以提高图像的可识别程度。根据实际需求，可以选择合适的算法，如高斯滤波、中值滤波等降噪算法，直方图均衡化等图像增强算法。
45.3.自适应处理等级调整模块：设计一个简单的决策算法，根据系统负载、带宽资源以及图像质量等信息计算处理等级分数。根据分数动态选择处理策略，从而实现资源优化和检测效果的平衡。
46.实施具体算法：
47.负载率＝当前系统负载/总系统资源
48.图像质量评分＝图像清晰度*对比度
49.处理等级分数＝α*负载率+β*图像质量评分
50.其中，α和β为权重系数。
51.4.图像处理与分析模块：针对不同处理等级分数，开发两套图像处理方案。(1)高精度识别方案：采用预先训练好的深度学习模型对图像进行分析，检测汽车零部件装配质量，如零部件安装是否正确、螺丝是否拧紧等；(2)低资源需求方案：采用边缘检测、模板匹配等传统计算机视觉技术进行图像分析，例如，使用canny算法进行边缘检测，然后利用
hough变换找出直线、圆等形状特征，最后根据模板匹配检测零部件装配质量。
52.5.结果输出与反馈模块：开发一个结果输出与反馈软件模块，将图像处理与分析的结果输出到生产线监控平台，用于后续的产品分拣或报警。收集下游系统的反馈信息，并定期对自适应处理等级策略进行调整，以实现动态优化。
53.在实际应用中，可以根据汽车制造工厂的设备和生产线条件进行适当调整，以保证本发明的实施更具可执行性，同时，该实施方式具有较强的通用性，可以应用于多种工业环境和设备条件。
54.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本发明加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

技术特征：
1.基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统，包括图像采集模块(1)，其特征在于：所述图像采集模块(1)连接端设有图像预处理模块(2)，所述图像预处理模块(2)连接端设有自适应处理等级调整模块(3)，所述自适应处理等级调整模块(3)连接端设有图像处理与分析模块(4)，所述图像处理与分析模块(4)连接端设有结果输出与反馈模块(5)。2.根据权利要求1所述的基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统，其特征在于：所述图像采集模块(1)包括工业相机模块(10)和光源模块(11)，所述图像采集模块(1)与工业相机模块(10)和光源模块(11)数据连接。3.根据权利要求1所述的基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统，其特征在于：所述自适应处理等级调整模块(3)连接端设有分级模块(9)，所述自适应处理等级调整模块(3)与分级模块(9)数据连接。4.根据权利要求1所述的基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统，其特征在于：所述图像处理与分析模块(4)包括特征提取模块(6)、特征识别模块(7)和特征分类模块(8)，所述图像处理与分析模块(4)分别与特征提取模块(6)、特征识别模块(7)和特征分类模块(8)数据连接。5.根据权利要求1所述的基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统，其特征在于：所述图像采集模块(1)与图像预处理模块(2)数据连接，所述图像预处理模块(2)与自适应处理等级调整模块(3)数据连接，所述自适应处理等级调整模块(3)与图像处理与分析模块(4)数据连接，所述图像处理与分析模块(4)与结果输出与反馈模块(5)数据连接。6.基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统的方法，其特征在于：具体步骤如下：s1、图像采集：通过图像采集模块(1)负责实时捕捉工业环境中的图像数据，工业相机模块(10)可以包括一台或多台高性能工业相机，在不同工作场景下对图像进行高质量采集，通过光源模块(11)在采集图像过程中进行补光；s2、图像预处理：通过图像预处理模块(2)对采集到的原始图像数据进行预处理，包括降噪、去模糊、对比度增强等，以便后续处理模块能够更有效地进行图像识别和分析；s3、自适应处理选择：通过自适应处理等级调整模块(3)根据实际应用场景、设备性能及带宽资源等因素，动态调整图像处理等级，通过分级模块(9)进行处理等级的分级，处理等级可以包括低、中、高等不同层次，以实现在满足检测效果的前提下，兼顾计算资源和带宽资源的消耗；s4、图像处理分析：通过图像处理与分析模块(4)根据自适应处理等级，通过特征提取模块(6)、特征识别模块(7)和特征分类模块(8)对预处理后的图像进行特征提取、识别和分类操作，可以利用机器学习或深度学习算法对图像进行高精度、高速的处理；s5、输出检测结果：通过结果输出与反馈模块(5)将图像处理分析后的结果输出到下游设备或系统，可以实时接收设备或系统的反馈信息，进一步优化自适应处理等级的调整策略。

技术总结
本发明公开了基于自适应处理等级的工业图像传输与处理系统及方法，其技术方案是：包括图像采集模块，图像采集模块连接端设有图像预处理模块，图像预处理模块连接端设有自适应处理等级调整模块，自适应处理等级调整模块连接端设有图像处理与分析模块，图像处理与分析模块连接端设有结果输出与反馈模块，图像采集模块包括工业相机模块和光源模块，图像采集模块与工业相机模块和光源模块数据连接，本发明有益效果是：自适应处理等级的调整策略能够根据实际工业环境、设备和带宽资源进行动态优化，提高整个系统的性能和稳定性，满足不同场景和设备条件下的实时图像处理需求，提高了处理性能和响应速度。理性能和响应速度。理性能和响应速度。


技术研发人员：沈正环
受保护的技术使用者：泽泰科技（嘉兴）有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/1