基于三维图像校对的食品机械加工对接平台设计

食品机械加工中会出现对接过程,对接过程的精确性直接影响后期的工艺能否顺利进行。针对当前的对接过程仅仅依靠信号传感器完成,精度不高,提出基于三维图像校对的食品机械加工对接平台设计方法,分析三维图像对机械对接过程的校对原理,依据食品机械中三维图像局部亮度、对比度、结构信息,在大量可选择的对接图像中采集最优对接区域的特征点,对对接区域进行三维图像还原。获取几何阵关于z轴的子矩上的任意阶矩,优化可对接信息,通过投影矩实现基于食品机械加工过程中的高精度对接。仿真试验结果表明,所提方法具有很高的效率及对接精度。     

三维预制件缝合机器人视觉跟踪系统

为提高三维编织复合材料预制件缝合机器人的灵活性和智能性,应用结构光视觉跟踪技术设计了三维预制件缝合机器人的视觉跟踪系统。使用CCD和激光器设计了跟踪传感器;基于VC++6.0平台编制了系统软件;针对三维纺织复合材料中毛刺和花节引起噪声多的特点,采用二值化、中值滤波、开启数学形态处理对纺织复合材料激光图像进行预处理;采用纵坐标比较法快速检测接缝特征点位置;用三角原理计算缝合头偏移量。试验结果表明,该跟踪系统精度高,性能稳定,可以满足机器人缝合系统的要求。     

体表特征参数对远程人体测量精度的影响

尺寸提取精度是远程人体测量系统的重要问题,影响它的推广和用户体验。为提高测量系统的精准度,文章首先从图像校正、图像轮廓、特征尺寸提取方面分析系统的构建,再研究在不同体表特征参数对远程人体测量精度的影响。以255名在校男大学生为研究对象,选用体表角度、围度宽厚比、裆底高/身高对其进行体型分类。采用人体特征点高度与身高比值的定位方法,从人体正侧面图像提取高度、宽度、厚度等相关数据,然后进行围度尺寸的预测分析。结果表明,基于人体围度宽厚比分类的测量系统围度预测更为准确,也证明了远程人体测量的可行性。     

基于核模糊聚类的机织物组织自动识别

本文基于数字图像处理技术,采用无监督的模式识别方法,实现机织物组织的自动识别。首先,采用错切变换对倾斜纱线进行校正,并按图像的经、纬向灰度投影曲线实现织物组织点的定位。然后,根据灰度共生矩阵对组织点图像进行纹理特征的提取。为了减少数据冗余量,对组织点特征进行主分量分析,提取最有意义的子特征。最后,采用无监督的核模糊C均值聚类对组织点进行分类识别。织物的测试结果表明,所采用的算法能够实现简单的机织物组织的准确识别,并输出对应的组织图。     

基于机器视觉的服装尺寸在线测量系统

在服装尺寸在线测量过程中,针对传统人工测量所带来的误差率高、成本高、效率低等问题,提出了一种基于机器视觉的服装尺寸在线测量系统。服装尺寸在线测量系统从硬件和软件2个方面进行设计。系统硬件部分主要功能是通过CCD相机实现服装图像的采集;系统的软件部分是整个系统的核心,通过角点检测算法对特征点进行提取和定位,针对Forstner算法需要对图像中的每一个像素点进行扫描,从而导致检测速度比较慢的问题,采用SIFT算法先对图像进行快速的筛选,去除一些无关的点,然后运用Forstner算法在初选点集中进行角点提取。通过对提取出的关键角点进行坐标定位分析和比例尺寸测量,得到所测服装的真实值,并且运用友好的人机界面显示出尺寸测量的结果。所设计的系统用于对512×512的256级灰度图像进行检测,尺寸测量的标准误差均小于0.25 mm,重复性精度接近5 mm。实验误差和尺寸测量精度能够达到服装尺寸测量的标准。     

基于MatLab图像处理技术的线圈长度测量方法

为提高针织物线圈长度测量的可靠性和自动化程度,基于MatLab程序,利用图像处理技术对扫描的针织物结构图像进行处理,通过傅里叶变换提取出反映线圈长度的特征点,经过细化等处理后,测量出线圈在平面上的投影长度(二维线圈长度),经线性回归分析得出相应的实际线圈长度(三维线圈长度)。试验和分析表明,系统所测量并计算出的线圈长度与手工测量的线圈长度之间没有显著性差异,达到了所要求的测量精度。     

基于图像的人体颈肩部三维模型构建

为实现个性化服装在线设计和虚拟试衣,提出一种基于人体正侧面照片的尺寸测量及建模方法。首先结合202名青年女性的三维点云数据确定与人体颈肩部形态相关的8个特征截面层,以各截面层中心点为基准点每隔10°测量角度半径并分析其与截面厚度、宽度之间的关系,建立各截面层的曲线形态规则。然后基于人体正侧面照片进行图像分割以提取人体轮廓,通过人体高度比例关系识别颈肩部特征点所在高度区域,结合颈肩部形态规律提取各特征截面层曲线形态规则所需参数。最后根据曲线形态规则和人体测量参数,通过NURBS曲面建模实现基于人体正侧面照片的颈肩部三维模型构建。结果表明:基于人体照片提取的人体基本参数值的误差百分比均小于5%,且使用该方法构建的三维模型与真实值之间的误差绝对值均在1 cm或1°以内。     

基于ICC机制的多投影仪拼接显示实验研究

显色一致性是实现多投影仪拼接显示所必须解决的一个关键问题。本研究以两台投影仪组成的拼接显示系统为例,创新地提出采用基于ICC色彩管理机制的颜色调整方法以实现非重叠投影区域的颜色一致性,采用分段抛物线插值算法实现重叠投影区域的颜色一致性。具体的研究工作包括：采用矩阵模型,计算生成投影仪的ICC颜色特性文件;采用三维查找表计算生成投影仪的ICC颜色特性文件;分别利用上述两种方法生成的ICC,通过颜色空间转换实验比较两种ICC的匹配精度,并验证基于ICC色彩管理机制的非重叠投影区域颜色调整方法的可行性;基于分段抛物线插值算法,借助Quest3D虚拟现实开发平台,验证重叠投影区域亮度调整方法的可行性。     

基于机器视觉的烟用接装纸几何参数测量系统的设计应用

采用光学投影测量仪测量烟用接装纸几何参数,依靠实验人员的目测定位待测目标和数据判读,检测效率和测量精度较低,为此设计了基于机器视觉的测量系统.该系统以机器视觉系统为基础,由检测平台和计算机两部分组成,系统采用嵌入式MCU控制步进电机驱动检测平台,相机连续采集待测纸样的图像,分析得到图像中存在边缘或孔线时,系统驱动运动平台将待测目标移动至定位基准点,通过增量式线性编码器记录载物运动平台的相对位置,经过运算获得待测纸样的相关测试结果.实验结果表明:基于机器视觉的烟用接装纸几何参数测量系统能够满足接装纸检测行业标准的要求,实现了对接装纸纸宽、孔线宽度以及孔线距边宽度的自动化精确测量,系统对激光打孔接装纸的识别率为100%,测量精度优于0.02 mm.     

基于碳纳米线传感器的三维六向编织复合材料内部损伤定位

为研究三维编织复合材料的实时结构健康状态监控,针对三维六向编织复合材料编织结构,采用三维四步六向编织方法将碳纳米线传感器以轴向纱和六向纱形式嵌入复合材料中,提出了一种构建智能三维复合材料的方法,建立了基于碳纳米线的三维编织复合材料试件内部损伤监测系统。基于碳纳米线测量的电阻值矩阵,采用四分矩阵奇异值分解方法分析信号矩阵的主要特征,计算试件内部的损伤准确位置。实验采用5种不同类型损伤试件进行分析,结果表明,该方法计算的试件内部损伤位置与实际损伤一致,测量的损伤位置坐标误差小于1。该研究可为智能三维编织复合材料的健康监测发展提供理论基础。     

基于图像处理的选针器检测系统

为提高选针器的检验效率,设计了一套基于图像处理的全自动选针器检验系统。该系统由普通工业相机、选针器控制器、选针器放置平台及计算机组成,采用刀头在两极限位置的灰度值来实现选针器的检验。通过分析选针器刀头的摆动规律,验证利用选针器刀头的灰度值判断刀头摆动运行的可行性;借助Python软件实现图像获取与裁剪,结合Otsu、轮廓检测、图像腐蚀等算法提取每个刀头的灰度值,并通过与预先求解的阈值相比较,实现刀头正常工作的测量与判断。结果表明:设计的人机交互界面可实时显示检验情况,同时可实时保存选针器工作失误帧的图片于指定目录、错误日志于指定文件内,可供查阅和分析;此外,该系统对工作环境要求低,系统成本低廉,通过对模拟出错的选针器进行实际测试,证明该检验系统可有效实现选针器刀头的检测。     

Classification of Black Beans Using Visible and Near Infrared Hyperspectral Imaging

A rapid and non-destructive method based on the visible and near infrared hyperspectral imaging technique in the wavelength range of 390–1050 nm was investigated for discriminating the varieties of black beans. In total, 300 samples of three varieties were scanned by the visible and near infrared hyperspectral imaging system, and hyperspectral data were analyzed by spectral and image processing technique respectively. A successive projection algorithm was used to obtain 13 characteristic wavelengths (504, 507, 512, 516, 522, 529, 692, 733, 766, 815, 933, 998, and 1000 nm) for spectral analysis. After the processing of successive projection algorithm, optimal image selection was carried out by principal component analysis based on the characteristic wavelengths. The first principal component image was used for the image analysis, whose contribution rate was over 98.34%. Gray level co-occurrence matrix analysis from first principal component image was applied to extract image features including 16 textural features and six morphological features. In this study, partial least squares-discriminate analysis, support vector machine, and K-nearest neighbors were used for model establishments, respectively, based on spectral feature, image feature, and the combination of spectral and image features. The results show that the best correct discrimination rate of 98.33% was achieved by applying combined spectral and image features. The study demonstrated that visible and near infrared hyperspectral imaging technique was potential for rapid classification of black beans, and the performance of the classification model can be improved by the feature combination.     

基于仰视投影的织物悬垂性测试方法

提出一种基于仰视投影的织物悬垂性测量方法。采用CCD摄像头采集织物悬垂边缘的仰视投影图像,并对其进行图像处理和边缘检测,得到完整的织物悬垂边缘数据;对因投影关系而产生畸变的数据进行矫正;计算得到表征织物悬垂性的参数指标。采用传统的基于俯视投影的织物悬垂性测试方法对织物进行测试,得出实验数据。结果表明,基于仰视投影的新型织物悬垂性测试方法可以避免传统俯视投影测量方法在测量轻、薄、柔软织物时,因皱褶折到支撑盘的边缘内部而造成的不可避免的误差。     

基于频域特征点提取的素色机织物密度识别算法

通过计算机图像处理技术对织物图像进行分析,利用傅里叶变换技术将织物图像从空间域转换到频率域,并采用对比度拉伸、高斯低通滤波等图像预处理手段来增强图像质量,然后使用阈值处理技术对织物频谱图进行处理,得到包含织物密度信息的特征点坐标。通过频谱图上特征点坐标和空间域周期的对应关系,经计算最终得到织物经纬密度。实验结果表明,织物密度识别最高误差为2.8%,此方法可以实现三原组织素色织物的经纬密度的自动识别。     

基于图像处理技术的涤棉纱线混纺比测定

运用图像处理技术,以Matlab工具为测定平台,通过对涤棉混纺纱截面图像进行一系列的计算机图像处理,实现了提取纱线截面中的纤维截面的轮廓,并提取各纤维截面长、宽等特征参数,从而计算混纺比、标准差等多项指标,降低了人为的测定误差,提高了测定的速度.     

激光扫描糙米三维可视化数字建模

糙米建模是深入研究碾白加工的基础。以离散断层截面环形扫描组合搭建原理为基础,高精度激光位移传感器为检测仪器,设计开发糙米数字化检测装置,实现糙米离散截面的非接触数字化测量。针对原始测量数据的特点进行了滑动平均滤波及椭圆拟合处理,并对处理前后的数据进行了误差对比分析。建模过程结合逆向工程领域的基本理论探讨了糙米三维可视化数字建模方法,构建基于椭圆参数和经纬包络描述的糙米数字化模型,可为研究糙米加工提供有效参考。     

采用多角度成像技术的纺织品三维轮廓重建算法

为更全面地对织物表面信息进行表征,方便对织物进行结构分析、外观评估、质量检测和逆向工程等测试,设计了1 套可实现数字化图像采集、相机校准和三维重建的纺织品三维轮廓重建方法及系统。自行搭建了1 套针对纺织品多角度图像采集平台,同时根据成像参数优化、算法优化深入探讨二者对三维重建效果的影响,逐步优化实验流程和拍摄环境,以提高纺织品三维重建系统的精度。结果表明,在现有硬件的基础条件下,该平台可完成低密度针织物三维轮廓的高精度重建,重建所得模型携带织物表面大量的纹理信息、空间位置关系及颜色信息,特征匹配的特征点均超过1 000个。