嵌入式原油生產監控系統數字圖像的處理

河南經貿職業學院

嵌入式原油生產監控系統數字圖像的處理

李祥河南經貿職業學院

嵌入式數字圖像處理系統的硬件由硬盤、CPU、電路板與芯片等組成。隨著油田生產數字處理技術的不斷提高，圖像處理已經由原來的二維平面圖像轉變為三維立體圖像。進行勾勒的圖像可以360°旋轉，從每個角度都可以看到圖形的不同結構，為油井管理人員在數字圖像處理上帶來了很大的方便。圖像修改時，在軟件圖像菜單下找到要調整的閥值，通過調整閥值便可得到自己想要的結果。系統在圖像處理工藝上也具有一定特色，一張模糊不清的圖像，通過調整色階，把近似相同顏色的部位趨于一致化，使圖像顏色流動逼真。

嵌入式數字處理技術；小孔成像；平臺；識別

傳統油田數字處理技術像素只有300萬，一些特別的精細部位難以區分，并且硬件設施不完善，采用的是單核處理器，軟件兼容性差，辦公效率低。嵌入式數字處理技術的像素能達到2 300萬，并可隨時調整焦距，保證圖像可以被完整地處理。另外，對監控系統硬件也進行了改進，利用四核處理器能兼容多個軟件同時運行，大大提高了辦公效率，確保石油開采工作的順利進行。

1 國內外的研究現狀

20世紀80年代初期，美國加布斯科學研究所對攝像機像素進行了深入研究，以達到增大鏡片分辨率的實驗目的[1]。國內開始對數字圖像處理技術研究比國外晚將近10年的時間，但目前對該技術的研究已趨于飽和。1994年，國內研究者在參考國外技術的基礎上又深入研究，利用γ射線照射，并采用非編碼序列進行雙向定位圖像檢測處理，使圖像精確度在1/100 000以上，其匹配的誤碼率大大降低。該專項研究成果不僅可以用于石油行業，在交通、物流及文物保護中都能得到廣泛應用。例如公安辦案中只需要將身份證放在數據圖像處理儀上，便可確認使用者的身份。

2 系統結構

2.1 硬件組成

嵌入式數字圖像處理系統的硬件由硬盤、CPU、電路板與芯片等組成。

硬盤容量為1 000G，儲存容量大，便于集成化處理，克服了原來儲存量不足的問題。在硬盤卡槽中連接了1個無線USB接口和1個迷你攝像頭，方便進行圖像采集、掃描等工作[2]。采集到的圖像可以很快發送到PC上，從而進行圖像數據化處理。

CPU是每個系統的最關鍵部位，即運算和控制的核心部分，主要功能是翻譯出計算機發出的指令，處理PC機上的數據，它包括寄存器、運算器以及控制器三大部分。三者之間的數據彼此相互聯系，在CPU正常運轉工作時，需要對指令進行提取、解碼、執行和送回。

電路板又稱為單面板，在焊接過程中，把帶有導線的一端單獨焊接在帶有鍍鋅的一面。在嵌入式油田數字圖像處理系統中用到的電路板和傳統電路板大不相同，因為在大量的圖像數據處理過程中，電機高速運轉，工作電壓可能會有一些小的浮動，導致電路板某些零部件被擊穿，所以系統采用的是高阻值的電子元器件。

2.2 軟件組成

軟件指的是在運行程序中加載數據的集合體，即一些命令行的編寫，由Access、VF、C++以及C語言編寫而成。其開發難度大，要求具有一定功底的知識性人才編寫。Access又稱為數據庫，結合了微軟數據操作設計和圖像終端界面的特點，是一個面向語言編程和軟件開發的操作平臺。C++主要支持面向對象程序設計，將數據處理空間映射到程序編寫空間范圍內，但掌握的難度較大。

3 系統的搭載平臺

3.1近景攝影處理平臺

根據小孔成像原理，光是延直線傳播的，從物體散射出的光映射到熒光屏上會出現一個倒立的虛像，通過調節焦距的大小來呈現出物體虛像的大小。在一倍焦距之內，熒光屏上呈現出物體二倍大的倒立的實像；在一倍焦距和二倍焦距之間，將在熒光屏上呈現出和物體等大的正立的虛像；在二倍焦距之外將呈現出物體二分之一倒立的虛像。油井管理人員可以根據實際需要來調整焦距，在熒光屏上呈現出清晰的畫面時，便可識別不同色彩的標志編碼。

3.2 彩色編碼標志識別平臺

在油田嵌入式數字圖像處理系統中添加了色彩編碼識別標志的服務。對圖像復印處理時，有些顏色的像素相差甚小，為了便于區別，在色相飽和的情況下要對色素進行提取，并用標志編碼進行有序標記[3]。無論圖像有多少種顏色，只要系統中存在這種像素的記錄，就會區分開顏色的色相，避免在圖像處理上造成差異，進而提高了色彩編碼識別的效率。

3.3 場景的三維平臺

隨著油田生產數字處理技術的不斷提高，圖像處理已經由原來的二維平面圖像轉變為三維立體圖像。二維制作時要先確定x、y軸及坐標原點，畫出平面結構拓撲圖，然后在其上進行勾勒，圖像完成之后再通過染色等一系列處理。現在三維立體圖像雖在技術上復雜一些，但是物體呈現的圖像更加形象逼真。與原有二維圖像相比，在坐標上增添了z軸，主要是為了畫出圖形的三面投影，即左視圖、主視圖、俯視圖，并且在顏色處理上色素可以根據需要自動調整，進行勾勒的圖像可以360°旋轉，從每個角度都可以看到圖形的不同結構，為油井管理人員在數字圖像處理上帶來了很大的方便。

3.4 PS操作平臺

一般圖像處理都少不了PS軟件操作系統，在圖像與圖像合并時，可以利用套索工具摳圖。在摳圖時為了更精細些，可以調整一下羽化值，這樣間隔的頻率就會變得密一些。若需要保留原圖層，可建立新的圖層，這樣即使作了修改，仍然可以恢復原有圖像模式。在圖像修改時，需要添加一些風化效果，在軟件圖像菜單下找到要調整的閥值，通過調整閥值便可得到自己想要的結果。系統在圖像處理工藝上也具有一定特色，一張模糊不清的圖像，通過調整色階，把近似相同顏色的部位趨于一致化，使圖像顏色流動逼真。雖然此軟件一般用于照片的處理，但在石油行業也得到了應用，并且此操作平臺由原來的五代升級為第六代，且支持三維立體動畫、視頻處理等。

[1]吳軍，周運轉．嵌入式Linux系統應用基礎與開發范例[M]．北京：人民郵電出版社，2003.

[2]張乃祿，何飛，賀安武，等．油田井場視頻動態圖像處理技術[J]．油氣田地面工程，2011，30（5）：1-3.

[3]杜海順，柴秀麗，汪鳳泉，等．一種領域保持判別嵌入人臉識別方法[J]．儀器儀表學報，2010，31（3）：65-68.

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.044