机器视觉技术在彩色印刷品质量在线检测中的应用

介绍了彩色印刷品质量在线检测的机器视觉系统、印刷品质量检测软件及其处理流程,并通过试验证明了该软件有较高的处理速度和精度。探讨了2种彩色图像分色处理的方法、优缺点以及适应领域;介绍了2种常用的模板匹配算法,并根据试验结果,提出了在印刷品质量检测中,模板匹配算法的优化应以提高速度为主。     

全局缺陷和局部缺陷的FPC检测算法研究

为满足柔性电路板缺陷检测在生产线上的检测要求,讨论了基于机器视觉的柔性电路板缺陷实时检测系统试验所需要的关键技术.并且针对传统的基于模板匹配的算法的速度慢、准确率低等问题,提出将柔性电路板的缺陷分为全局缺陷和局部缺陷,对全局缺陷采用直方图匹配和八连通域面积的计算,淘汰两者均存在缺陷的产品;对未被排除的产品图像采用投影匹配和相关系数的计算,实现局部缺陷的识别.改进的算法经过实验验证表明其准确率和检测速度优于传统的检测算法,符合柔性电路板生产线的检测要求.     

基于机器视觉技术的瓶盖划痕检测

目的 针对当前国内瓶盖划痕检测算法在较复杂背景条件下,存在精度不高、瓶盖划痕图像灰度值变化剧烈,且影响因素较多,无法准确定位检测的问题,提出一种基于机器视觉技术的瓶盖划痕检测方案,以实现在对比度较低的背景下对细微划痕快速准确的检测。方法 对标准图像作预处理创建模板,对样本图像进行滤波降噪、基于形状的模板匹配、提取感兴趣区域（ROI）、高斯差分滤波增强划痕拉开对比度、二维Otsu阈值分割、形态学处理、特征提取划痕。通过获取300幅瓶盖表面图像,与差影法、大津法、人工检测法进行了划痕检测对比实验。结果 实验结果表明,提出的算法能快速、准确、高效地提取瓶盖划痕,检测1幅图片的平均时间为113 ms,检测准确率为98.3%。结论 该方案与人工检测、差影法、大津法相比,检测精度更高、速度更快、鲁棒性更好,可以满足工业上的生产需求。     

基于SSDA的模板匹配法在指纹识别中的应用

基于细节提取的指纹识别算法需要进行复杂的预处理，直接FFT求相关系数法计算量很大．提出了一种结合SSDA和模板匹配法的指纹识别算法．试图简化处理过程，提高处理速度．其基本思想是采用序贯相似性检测算法（SSDA）快速得到候选匹配子图，再通过求子图与模板的相关系数来判别两幅指纹图像是否匹配．采用指纹库中的指纹图像进行了大量实验．实验表明，该算法简化了处理过程，相对于直接FFT求相关系数法，运算速度提高了近10倍．     

基于Halcon的贴片电阻方向检测系统

目的设计贴片电阻方向检测系统,以解决当前贴片电阻排序编带过程中存在的检测效率低和检测精度低等问题。方法采用改进的基于形状的模板匹配算法,以机器视觉软件Halcon为平台,利用Canny边缘检测算子和Sobel算子进行边缘检测和滤波,生成模板图像的边缘点位置向量和梯度向量,并以模板边缘点与图像搜索区域的对应点的内积和作为相似度量,进行模板匹配。结果检测系统的识别时间为33 ms,同时其平均识别准确率达99.5%以上,相比于传统人工检测有较大提高。结论该系统具有良好的速度和准确度,可满足工业生产要求。     

基于频域互相关的LED晶粒阵列快速视觉检测

为了满足LED晶粒视觉检测的实时性要求,提出了一种频域互相关的快速模板匹配方法。首先通过一种递推求和算法将LED晶粒阵列图像的灰度在空间域进行归一化处理,然后利用快速傅里叶变换到频率域进行模板与LED晶粒阵列图像的互相关运算,快速定位所有LED晶粒的像素坐标。对于清晰的二值晶粒图像,可以省去归一化处理,检测效率更高。实验结果表明:对于复杂结构的LED晶粒,检测效率远高于传统的NCC模板匹配,比常用的序贯相似检测（SSDA）算法效率提高1倍以上。该方法能够用于各种LED分选或固晶系统中的晶粒检测。     

基于角点和局部特征描述子的快速匹配算法

提出了一种基于角点检测和灰度差分不变量区域统计直方图的局部特征描述子相结合的快速匹配算法。通过建立较少图层的阶梯金字塔,利用Shi-Tomasi算法提取图层中数量适中的强角点。采用具有几何意义的低阶灰度差分不变量描述图像特征,改进了传统算法对噪声及角点位置偏差敏感、计算复杂等问题。实验结果表明算法在保证具有旋转、尺度缩放、光照及小视角变化、模糊等性能不变的同时,整体匹配所耗时间以及正确匹配率均优于SIFT和SURF算法。     

形状尺寸自动检测系统的设计

综合运用机器视觉技术和数控技术设计了一套能实现多种形状尺寸自动检测的系统。该系统使用步进电机驱动二维数控平台,采用CCD摄像头和光栅分段采集被测零件的轮廓图像和坐标,运用轮廓自动跟踪算法实现零件完整轮廓坐标数据的自动获取,利用形状尺寸检测软件实现零件直线度、圆度、平行度、垂直度等的检测。实验结果表明所设计的形状尺寸自动检测系统自动化程度较高,检测精度可达微米级。     

基于灰度相关特征点的图像拼接算法

提出了一种基于特征点的图像拼接算法,首先利用Harris角点检测提取两幅图像中的特征点,用特征点邻域灰度相关性将特征点进行匹配,并在此基础上根据变换参数向量的欧式距离对误匹配进行剔除,进而实现图像拼接.实验表明,这种算法能有效的排除误匹配的干扰,降低误匹配率,拼接效果良好.     

精加工零件尺寸视觉检测中的亚像素定位分析

使用CCD成像的机器视觉系统进行精加工零件尺寸检测时，图像轮廓边缘的亚像素定位分析是决定测量精度的一个重要因素．为了寻求精加工零件图像轮廓边缘的亚像素定位分析依据和计算方法，运用菲涅耳直边衍射理论研究了几何边缘在CCD检测图像中由衍射所形成的灰度分布，理论分析和实验测量都证实了衍射和摄像参数是产生和影响图像边缘灰度分布的主要因素．文中给出了基于衍射的精加工尺寸边缘图像检测时的亚像素定位分析依据和计算方法，对量块进行了对比检测实验，实验结果证实了所给方法的合理性和可行性．     

基于区域自适应模型耦合向量约束的图像匹配算法

目的 为了解决提高图像匹配算法的匹配精度与鲁棒性。方法 设计基于区域自适应模型耦合向量约束规则的图像匹配算法。首先引入采用上下文信息的显著性分析方法,提取图像的显著区域和非显著区域。根据区域的显著性特征构造区域自适应模型,用以动态调整FAST算法中的灰度阈值,提取图像中的特征点。然后,通过欧氏度量将特征点邻域内的点分为长、短点集;通过长点集生成特征方向,利用短点集生成特征向量,以获取特征点的描述符。最后,对特征点之间的Hamming距离进行度量,实现特征点的匹配。利用匹配特征点组成的向量建立向量约束规则,对匹配特征点进行优化,完成图像匹配。结果 实验结果表明,与当前图像匹配技术相比,所提算法具有更高的鲁棒性与匹配正确度,当目标旋转角度达到100°时,其匹配准确率仍可达到88.95%。结论 所提算法具有良好的适应性,在遇到几何变换时,具有较好的匹配精度,在图像处理、信息安全等领域具有良好的参考价值。     

基于机器视觉的食品包装检测系统设计

目的为提高食品外包装美观性,确保食品包装质量,基于机器视觉设计一种食品包装检测系统。方法食品包装检测系统主要包括图像获取模块、图像处理和分析模块、输出执行模块等部分。讨论图像处理的关键技术,在传统小波变换的基础上,提出一种改进算法以增强图像特征信息,提高识别率,实现食品包装边缘检测。以污染、飞墨等典型缺陷为例,论述其特征提取方法,包括圆形度、长宽比、灰度标准差等。最后进行实验研究。结果实验结果表明,所述食品包装检测系统的检测精度在99%以上,具有较高的检测准确性。结论基于机器视觉的食品包装检测系统能够满足食品包装需求。     

基于图像匹配的透明车灯部件检测

针对车灯总成的完整性检测,提出了基于图像金字塔和归一化互相关函数结合的分层匹配算法。利用直方图均衡化和锐化滤波增强图像对比度以及边缘细节信息,再运用归一化互相关相似度函数实现车灯透明部件的匹配,同时采用金字塔分层来提高图像匹配的速度。通过实验确定了合适的匹配窗口大小、金字塔层数、相似度阈值等,实现了车灯透明部件的安装检测。实验结果表明:该方法对车灯透明部件的成功检测率可达到约95%,检测时间约50 ms,具有较高的准确率和实时性。     

基于机器视觉的光纤端面几何参数测量研究

研究了一种基于机器视觉的光纤几何参数测量方法。该方法运用数字图像处理算法,首先,读取光纤端面图片,采用Deriche边缘检测算法进行图像分割;然后,利用去伪边缘算法完成对有效边缘的提取及合并;最后,进行曲线拟合,完成对光纤端面几何参数的测量。实验结果表明：该方法操作简便,算法复杂度低,光纤端面边缘拟合精确度较高,数据检测速度快,可以精确高效地检测出光纤端面几何参数的数据,对涂覆层直径的重复测量精度可达0.021μm,涂覆层圆度重复测量精度可达0.043%。     

高斯曲率耦合相关性制约规则的图像匹配算法

目的针对当前较多图像匹配算法在匹配过程中因忽略了特征点之间的相关性而导致算法存在匹配正确度和鲁棒性不佳等不足,设计一种高斯曲率模型耦合相关性制约规则的图像匹配算法。方法首先,利用高斯滤波后图像的一阶矩阵和Hessian矩阵来构造高斯曲率模型,对Hessian算子进行改进,以充分检测图像的特征点。然后,通过求取扇形区域内的Haar小波响应获取特征点的主方向,并根据特征点邻域中像素点的灰度平均值计算特征向量,从而形成特征描述子,完成对特征点的描述。利用特征点集的均值与协方差矩阵来构造相关性模型,对特征点的相关度完成度量,从而定义相关性制约规则,对特征点的相似度进行判断,完成特征点的匹配。最后,利用RANSAC算法提纯匹配特征点,完成图像的匹配。结果仿真实验表明,与当前图像匹配算法相比较,文中算法不仅匹配正确度较高,且具有较强的鲁棒性,在旋转角度为50°时,其正确匹配精度仍可达到87%以上。结论所提算法在多种几何攻击下仍具有较高的匹配精度,在图像处理、信息安全等领域具有良好的参考价值。     

基于机器视觉的包装物料自动筛选系统

目的为解决传统人工分拣作业效率低、速度慢、质量难以保证的问题。方法设计一种基于机器视觉的包装物料自动筛选控制系统,适用于多种输送线物料分拣的方案。结合多种图像处理算法,以提高物料筛选精度。改进中值滤波可实现图像预处理;形态学滤波可实现包装物料边缘检测;基于边缘匹配可完成物料识别。最后进行试验研究。结果试验结果表明,对于圆形、方形、三角形物料,所述包装物料筛选系统的分拣精度在99.5%以上,最大抓取速率能够达到150次/min。结论所述图像处理算法能够有效地提取物料边缘并实现物料识别,具有比较高的检测精度和稳定性,可以满足包装需求。     

区域灰度分布耦合相似判定策略的图像匹配算法

目的为了解决当前因图像匹配算法主要依靠提取图像的特征属性矢量进行度量,从而利用其对应的相关系数最大的点进行匹配时导致匹配结果中存在较多的错误匹配点以及匹配误差变大的问题。方法提出区域灰度分布耦合相似判定策略的图像匹配算法,首先利用Forstner算子来提取图像的特征点,以特征点为中心,采取建立极坐标系的方法来确定特征点的主方向,通过特征点邻域的灰度特征来生成低维度的特征描述子;然后引入归一化互相(NCC)函数对特征点之间的相似度进行评估,建立矩形窗口特征点双向匹配规则,完成特征点的匹配,以提高特征点之间的匹配准确度和算法鲁棒性;最后,根据正确匹配特征点组成的三角形具有相似性的特征,设计相似判定策略,对错误匹配点进行剔除,以改善匹配精度。结果实验结果表明,与当前图像匹配技术相比,文中匹配算法具有更高的匹配精度与效率,有效降低了特征点的误匹配率。结论所提图像匹配技术具有较高的配准精度,在图像伪造、包装条码识别等领域具有一定的应用价值。     

液晶屏字符显示缺陷检测算法研究

设计了一种基于图像匹配技术的缺陷检测算法,实现了字符缺陷的自动化检测.介绍了检测装置的总体框架和检测算法,算法的核心是提出的改进的基于形状模板的图像匹配算法,利用加权归一化向量点积相似度量计算方法,采用图像金字塔分层搜索策略,与常用的SIFT(Scale-invariant feature transform)匹配算法比较,该匹配算法具有较短的匹配时间和较高的匹配精度.通过实验,算法能够准确有效地检测出字符缺陷,避免了人工检测的误判.     

改进的FAST算子耦合投影约束法则的图像匹配算法

目的针对当前较多图像匹配算法主要通过对特征点的相似性进行度量来优化匹配特征点,忽略了特征点之间的投影相关性,导致算法的鲁棒性下降、匹配错误度较高的问题,文中提出了基于改进FAST算子耦合投影约束法则的图像匹配算法。方法首先,利用FAST算子提取图像特征点,并通过Harris算子去除FAST算子中的伪特征点,充分获取稳定特征点。然后,利用圆域内像素点的高斯曲率值,对特征点进行描述。最后,利用归一化互相关系数(Normailizedcorrelationcoefficient,NCC)对特征点进行匹配。并通过特征点之间的投影关系函数计算特征点的投影值,并根据投影值建立投影约束法则,以去除错误配点,优化匹配精度。结果实验数据显示,与当前图像匹配技术相比,所提算法具有更好地鲁棒性与匹配精度,在多种几何攻击下,所提算法的正确匹配率仍可维持在90%以上。结论所提算法在各类几何变换下仍具有良好的匹配精度,在图像处理、信息安全等领域具有良好的参考价值。     

基于SURF的NSCT域抗几何攻击水印算法

目的针对常规图像水印算法抗几何攻击能力差的问题,提出一种基于SURF特征点和Schur分解的图像水印算法。方法将置乱后的水印嵌入到图像NSCT变换后进行Schur分解得到的上三角矩阵中,然后运用加速鲁棒性特征(Speed-Up Robust Features)算法提取图像低频子带中稳定的特征点和特征点描述符,利用特征点匹配对估计、校正含水印图像的几何攻击参数;利用RANSAC算法对特征点匹配对进行筛选,删除误匹配对,提高匹配精度,完成失真图像的几何校正。结果实验数据表明文中算法对几何攻击和常规信号攻击均有较好的鲁棒性,NC值平均达到0.9以上。结论文中的图像水印算法对几何攻击和常规信号攻击均具有较好的鲁棒性和不可见性,且提高了匹配精度。