类椭圆特征自动识别及亚像素提取的完整实现

针对视觉检测中高精度、自动化类椭圆图像特征提取的需要,提出一种类椭圆特征自动识别和中心亚像素定位的完整实现方法。方法中采用基于类椭圆边缘属性对特征区域进行自动识别,采用最小二乘椭圆拟合精确求取类椭圆亚像素定位中心。实验表明,基于该解决方案,可以实现类椭圆特征的自动识别及椭圆中心的亚像素定位,定位算法精度较高,鲁棒性强,同时简便易行,不需要人机交互,可以很好地满足视觉检测仪器化需求。     

小尺寸光斑中心的高精度定位算法

光斑中心定位是光学测量中的关键技术之一,针对小尺寸光斑中心定位算法精度低等问题,提出了一种具有高精度的小尺寸光斑中心两步定位算法。通过寻找一阶导数零交叉点的方法确定光斑中心所在的像素级坐标,然后利用该中心邻域内不饱和点的灰度信息进行高斯拟合计算光斑中心亚像素级坐标。实验结果表明:在无噪声污染光斑图像中,与其他经典算法相比,两步定位算法误差远小于0.05像素,保证了光斑中心的高精度定位,且光斑成像越接近理想高斯分布,精度越高。     

一种快速鲁棒的光学表面划痕高精度检测方法

为了提高光学零件表面划痕定位测量和宽度测量的精度,采用基于离散正交多项式曲面拟合的亚像素边缘检测与宽度测量的算法,通过对边缘点及其邻域进行曲面拟合代替了只对边缘点梯度方向进行曲线拟合,实现了亚像素边缘检测;采取感兴趣区域加速策略与基于离散正交多项式曲面方程参量快速求解方法串联进行的加速方案,大大减少处理时间;在宽度计算方面,根据划痕长度自适应分段,分别计算每段分段点之间欧氏距离并作为其宽度,比较后取最大宽度作为划痕宽度。结果表明,该算法测量精度较高且具有较强的鲁棒性,同一划痕在不同视窗下测得宽度误差均值不超过5.2%,且标准差不超过0.3;在求解曲面模型参量的时间方面,该方法计算时间约为最小二方法的7.35%,处理效率显著提高。该方法能够满足工程应用中快速、高精度的测量要求。     

基于扩展相位相关的小基高比立体匹配方法

为获得高精度亚像素级视差以满足小基高比摄影测量需求,提出一种基于扩展相位相关的小基高比立体匹配方法.该方法采用分步式策略,首先利用自适应窗口匹配法计算整像素级视差,然后在整像素级视差的指导下建立同名像点之间的对应关系,再分别以左右同名像点为中心截取子图像,最后利用扩展相位相关匹配法对子图像进行亚像素级匹配,获得亚像素级视差.采用小基高比立体像对和带有亚像素级视差的模拟立体像对进行实验,结果表明基于扩展相位相关的小基高比立体匹配方法在精度和效率方面具有优越性能.     

结合分层处理的激光光条亚像素中心提取方法

为实现大型航空零件三维测量过程中激光光条的快速高精度提取,提出了一种结合分层处理的激光光条亚像素中心提取方法。首先,根据序列图像的结构不变性将高分辨率图像压缩为低分辨图像。接着,通过二次拟合求解低分辨率图像中激光光条中心的法线斜率。然后,将低分辨图像求得的法线斜率还原到高分辨激光光条图像中。进而通过灰度重心判断准则,快速计算激光光条的亚像素中心。最后,采用所提出的方法分别在实验室和大型航空零件装配测试台上进行了复合材料标准样件和复杂零件的三维形貌测量。实验结果表明:该方法的单激光光条重建误差为0.269 mm,三维形面的重建误差为0.268 mm。该方法可有效提高工程零件快速测量过程中激光光条提取精度,满足大型航空零件现场测量的工程要求。     

线阵CCD图像特点及识别算法适应性研究

针对线阵CCD扫描图像识别精度难以提高的问题,深入分析了扫描运动对图像质量的影响,指出行距不均匀和扫描位置重复性差是影响识别精度的关键因素,在此基础上,提出了沿像元排列方向搜索边缘点,用曲线拟合识别圆心坐标的方法,避免了扫描行距对识别的影响,实验证明,该方法有效可行,识别精度可达亚像素级.     

一种条纹中心线快速亚像素提取方法

提出了一种基于Hessian矩阵的亚像素精度结构光条纹中心提取算法．实践证明,该算法具有高精度、鲁棒性强等优点,其不足之处为运算量大、效率低．将原算法与阈值法结合,提出了算法的改进快速方法,很大程度上减小了算法的运算量,实现了结构光条纹中心线的实时提取．     

2-Step algorithm for automatic alignment in wafer dicing process

In this study, automatic alignment algorithm was developed for wafer dicing. Dual inspection method was applied for wafer alignment. The algorithm was derived from inspection data and geometric relations on machine coordinate. The algorithm calculated compensation value which minimized x, y, θ errors. Control strategy was designed according to characteristics of each axis. In experiment, standard position was defined with golden device. When working device was put on stable, it was aligned and moved by compensation value. Alignment error were inspected to check accuracy and precision of the algorithm. Average error was sub-pixel level for y axis on vision coordinate.     

Sub-pixel non-parametric PSF estimation for image enhancement

Applying standard resolution enhancement and sub-pixel measurement techniques to an imaging system is problematic when the system characteristics are not known. The importance of precise system characterisation is often underestimated in resolution enhancement and sub-pixel measurement. The methods presented allow accurate sub-pixel measurements of system characteristics to be made with minimal assumptions. The nondeveloped parametric technique developed accurately characterises the properties of an imaging system. This is demonstrated by measuring the point spread function (PSF), along with static and dynamic distortions, for a high precision thermal imaging system to sub-pixel accuracy. The PSF is estimated to ±0.1 of a pixel and imaging system errors to the order of ±0.1 of a pixel are identified. The improved precision of PSF estimation is shown to benefit resolution enhancement. A novel feature of the method used to estimate the PSF (and to enhance the image) is that the estimation of the spatially invariant subpixel pixel PSF and of geometric distortion are performed independently     

高速弹丸位置坐标自动测量系统设计

为了精确测量高速弹丸穿越光幕靶瞬间的位置坐标,设计一种基于FPGA加DSP的实时图像处理板卡,采用处理板卡与嵌入式软件算法相结合的方式组成高速弹丸位置坐标自动测量系统。该系统可以设置相机面阵和线阵工作,使测量前端自动互瞄、自动组成光幕靶,提高系统自动化程度。设计基于FPGA的SATA硬盘阵列控制方法,保证高速图像的实时记录和回放。利用FPGA实现的PCIe接口保证上位机与板卡数据交换和通信的实时性。实验结果表明,本系统能够自动完成测量前的准备工作,高速弹丸的捕获概率超过99%,以中心点为原点的200mm直径范围内的测量精度优于1mm。本系统能够满足高速弹丸位置坐标的测量需求,具有捕获率高、精度高、实时性好等特点,有很高的实用价值。     

一种Zernike矩的高精度板材尺寸测量方法

目前技术条件下,对于大视场的高精度边缘测量而言,工业级面阵CCD传感器的分辨率难以满足要求.文章针对钢板尺寸测量系统,首先介绍了测量环境和工作原理.继而在Zernike矩以及Zernike矩亚像素精度边缘检测原理的基础上,提出了适用于钢板尺寸测量的亚像素精度边缘检测算法.该算法不仅具较好的抗噪性能和检测精度,而且在传统界定边缘点的阈值处理方法上进行了改进,使边缘受限于单个像素的宽度范围内,能够实现亚像素精度的定位.系统实际运行表明,该方法能够有效提高测量精度,具有良好的效果和实用价值.     

用于GPS天线相位中心检测的时间同步自动旋转装置

根据测地型高精度GPS天线相位中心检测的需要,本文研制了一种时间同步自动旋转装置,利用机械结构设计提高被测天线旋转的回转精度和指向精度,使用GPS授时芯片实现被测天线按GPS时序高频率自动旋转,从方法上提高了检测结果的准确性。该装置结构稳定、自动化程度高,天线相位中心检测精度可达亚毫米级,已在实际外业检测中取得良好的应用效果。     

改进Zernike矩亚像素边缘检测算法研究*

针对Ghosal算法检测出的边缘较粗以及手动反复调节阶跃强度阈值引起的效率低的问题,提出了一种改进算法.首先,推导出模板系数,并计算得出Zernike矩.其次,利用推导出的公式计算出距离阈值和边缘阈值,利用Otsu法计算得到最佳阶跃强度.最后,通过设计三组实验,来验证改进算法的有效性.实验证明,改进算法能够更加有效地检测出图像的边缘,减少伪边缘的存在并且细化了边缘,提高了定位精度,同时降低了算法的执行时间.     

管道焊接激光视觉跟踪的定位方法研究

为解决在管道自动焊接过程中V型坡口的识别定位问题,提出了一种基于激光视觉传感的局部区域内分步式定位方法。首先建立模板匹配,利用模板匹配方式获取焊缝初始位置区域;然后采用阈值分割和边缘提取获得激光条纹边缘线,通过Shi-Tomasi算法对边缘线进行角点检测,得到边缘线上的亚像素角点位置坐标;最后采用最小二乘法拟合得到精确的边缘直线,对上下边界线求平均值提取激光条纹的中心线,求取直线的交点得到坡口轮廓的拐点信息。通过对实际焊接现场拍摄的50幅同一高度不同位置的图像进行检测,结果表明,分步式定位方法抗干扰性强,精度较高,为完成整个跟踪自动焊接过程奠定了基础。     

印刷电路板自动光学检测系统精确校准

采用图像参考比较法进行缺陷识别的PCB自动光学检测系统对取像精度要求严格,利用机器视觉系统,以PCB圆形基准点为基准对系统进行校准。采用Hough变换检测基准点圆心,为了提高检测速度和精度,对输入图像进行了灰度化、直方图均衡化、高斯滤波和边缘检测4步预处理。Matlab仿真结果表明,该方法检测精度达到1个像素,耗时为毫秒级,实时性好。     

加工中心工件在机三维检测系统的光平面标定

为了满足加工中心在机检测的实时性需求,实现高效率、低成本、高精度地标定线结构光传感器,提出了一种基于同心圆平面靶标标定线结构光平面参数的新方法。该方法将三点透视模型和交比不变原理相结合,在线结构光传感器的视觉范围内通过移动同心圆平面靶标,计算得到光平面上多组标定点的三维坐标,进而使用最小二乘算法确定光平面方程,通过标定和检测实验分析并验证了该方法的有效性。该方法具有标定算法简单且操作灵活方便等优点,适合加工检测等领域的现场标定。     

消除温度对倒装键合对准精度影响的方法

为消除温度在热超声倒装键合过程中芯片与基板对准精度的影响,必须将因键合加热而引起的图像抖动量控制在亚像素范围内.设计了一套实验方案,通过实验对比,发现在未启用吹气装置时图像间的抖动剧烈,明显受温度影响,不能满足对准精度要求.采用二元二次曲面拟合亚像素法计算了启用吹气装置后图像间的平移,发现图像间整像素级的抖动明显消除,亚像素级的抖动受温度影响小,在键合温度下最大抖动量不超过0.3像素,能满足对准精度要求.该方法为热超声倒装工艺提出了有价值的参考.     

基于局部纹理特征的实时目标跟踪系统设计

为了有效、稳定、高速地跟踪目标,设计了一套高精度的目标跟踪算法和高性能的目标跟踪硬件系统。为了满足系统高精度跟踪的需要,在深入分析LBP算法优缺点的基础上,提出了一种基于LBP算法与差值匹配算法相结合的改进的纹理特征提取算法;为了满足系统对实时性跟踪的要求,结合算法特点,设计了一套基于高速DSP和FPGA的目标跟踪硬件系统。实验结果表明：改进算法的目标跟踪精度比传统跟踪算法提高很多,而且能够在20 ms内完成目标位置的计算。设计的系统已应用到实际工程中,且能满足目标跟踪系统对实时性、高精度、抗旋转等的要求。     

一种飞行巡线机器人的设计与实现

针对2019年全国大学生电子设计竞赛中要求设计制作一款四旋翼飞行器的巡线机器人来实现对电力线路进行自动巡检、巡查和巧遇故障时自动拍照存储记录等功能,设计提出了一种基于四旋翼飞行器的巡线机器人的设计方案。采用高性能微控制器TM4C123GH6PM作为巡线机器人的飞控主处理器,为了满足自动巡检任务,在飞控板上增加了视觉Open MV传感器、姿态传感器和超声波模块协同作用来识别线缆、定高和测距。实验结果表明,设计的四旋翼巡线机器人能够在多种飞行速度和无路径规划条件下完成正常的电力线路巡检任务。     

RFID设备微小芯片视觉定位算法研究与实现

微小芯片的精密操作是电子封装设备的关键技术,其中芯片的视觉定位是精密操作中的难点之一。为此研究了射频识别（RFID）标签封装设备中芯片的视觉定位,提出一种基于Hough变换的微小芯片视觉定位算法。该算法利用So-bel边缘检测方法提取出芯片的边缘,采用Hough变换提取芯片4个角圆心坐标,以此计算芯片的中心绕贴装轴心的旋转角度和平移距离,实现芯片的精密定位。目前提出的算法已成功应用到RFID封装设备HEI-D3000上,实验结果表明,与常规的模板匹配算法相比,这里提出的芯片快速定位算法效率高、稳定性好,对光照不均、纹理特征以及芯片大角度旋转不敏感,提高了RFID封装设备在市场中的竞争力。