基于图像检测技术的油液分离界面测量系统设计

论文总字数：20774字

摘 要

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2油水界面检测技术的现状 1

1.3计算机视觉检测方法 3

1.4课题研究内容和意义 4

第二章 基于图像检测技术的油液分离界面测量系统 5

2.1测量系统组成 5

2.2照明系统 5

2.3摄像系统 5

2.4图像信号采集系统 6

2.5计算机处理分析系统 6

2.5.1滤波去噪 6

2.5.2灰度变换 7

2.5.3边缘检测技术 8

2.5.4提取边缘信息 11

2.5.5求取液面高度 12

2.6显示与存储系统 13

第三章 测量系统软件设计 14

3.1 MATLAB介绍 14

3.2测量系统界面 14

第四章 毕业设计总结与感望 18

致谢 19

参考文献 20

摘 要

本文首先介绍了石油开采过程中油液分离界面测量的重要性和现状，其次介绍了目前电厂主要使用的几种液位检测方法的原理和优缺点，在综合考虑已有检测方法优缺点和国内外现状之后提出了基于图像检测技术的油液分离界面测量系统。该系统是基于光电子、计算机图形和包含该图像处理现代光学系统。根据油液和水的颜色不同，利用基于计算机视觉检测方法的图像边缘检测技术来进行油水分离界面的测量技术。该系统由照明、摄像、图像信号采集、计算机处理分析、显示与存储这几个部分组成，利用MATLAB实现对图像的灰度处理以及读取边缘等操作。利用MATLAB的图形显示界面GUI作为显示系统，该系统能实现读取图片，显示边缘检测后的图片，读取图片中试管内油液分离面的高度并且显示出来，可以保存液位信息也可以查看保存过的数据。本文接下来将会分析现有的测量技术，对比各自的优缺点，并且详细介绍本系统各个部分的主要功能和实现功能的过程。除此之外本文还将简单介绍一下现有的检测技术。

关键词：灰度图像处理；边缘检测；机器视觉；图像分割；MATLAB

Abstract

In the first, this paper introduces the importance and current situation of the oil separation interface measurement in the process of oil extraction. Secondly, this paper introduces the principle and advantages and disadvantages of several liquid level detection methods in the power plant. Considering the advantages and disadvantages of the existing detection methods and domestic and foreign, the oil separation interface measurement system based on image detection technology is proposed. The system is based on modern optics, incorporating optoelectronics, computer graphics and image processing. According to the diference between the color of oil and water, the use of computer vision detection method is based on the image edge detection technology to carry out oil and water separation interface. The system consists of lighting, camera, image signal acquisition, computer processing analysis, display and storage of these parts, also uses Matlab to achieve gray image processing and read the edge of the operation. The graphical display interface GUI of MATLAB is used as the display system. The system can read the picture, display the image after the edge detection, read the height of the oil separation surface in the picture and display it, you can save the liquid level information can also view Saved data. This article will analyze the existing measurement techniques, compare their strengths and weaknesses, and detail the various functions of the system and the realization of the main functions of the process. In addition, this article will briefly introduce the existing detection technology.

Keyword: gray image processing; edge detection; machine vision; image segmentation; MATLAB

第一章 绪论

1.1 引言

液面和温度，诸如热量、压力、流率是一个重要参数。在石油、化工、冶金、电力等领域中，液位的准确测量具有重要的意义。石油工业的发展，作为被最广泛地应用于现代工业社会的能源之一，对国家经济发展的有显著影响。但事实上，我们开采的原油是少量混合油、天然气和水的混合物，其中的泥沙会下沉。通常情况下，天然气和泥土沙子相对容易沉降和分离，但目前的混合油水分离技术的过程复杂，并不像前者那样能够很好地去除。油水通过化学处理进行分离操作是石油和石油化工制造过程中的重要组成部分。通过油液分离处理，精确控制油液分离界面，在确保油液分离界面准确性的基础上，实现检测油液分离界面的自动控制。因而，在石油和石油化工领域，它已经吸引了越来越多的关注。现在，在国内常使用基于重力的方法来从混合油中提取出水分。鉴于同样的体积，水的重量远远超过油的重量，所以在分离器罐底部，原油和水的混合物中的水，在其大于积聚的冷凝水滴的情况下以水滴的形式离开，此时的油漂浮在水面上。水和油分别导出就可以达到提取分离的目的。在上述的过程中，检测对于需要得知分离罐油水分界面的操作人员来说是非常重要的。考虑到各种原因和国内外的工艺技术发展，从各种已有技术的稳定程度、正确程度、可信度和成本等等方面考虑，国内油水接口检测设备，很难满足原油开采的操作要求。虽然外国的技术和设备比起国内的更加成熟先进，但是使用这些先进设备的代价是支付昂贵的费用，这极大的增加了设备所需的成本，使得很多公司不得不另谋出路。所以，随着国内原油产量的急剧增加，早日研发出用于石油生产的原油和水的分界测试设备以及找到高准确的油液界面检测方法对整个社会和经济的发展都有着显著的意义。[1]

1.2油水界面检测技术的现状

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