高精度图像测量系统

图像测量系统的测量原理是通过处理被测物体图像的边缘而获得物体的几何参数。为提高图像测量系统的测量精度,本文提出了一种具有保持特征和滤波功能的十字窗口边缘自动检测算法。该算法能有效地抑制图像边缘检测中的噪声,并且能对非均匀照明的图像进行自动变阈值设置,从而能准确地检测出图像边缘。并在此基础上,又提出了以多项式插值为原理的新的亚像元边缘检测算法,使图像测量系统的CCD摄像机的分辨率提高约60倍。     

面向小目标测量的通道注意力网络与系统设计

微器件广泛应用于电子工业。由于衍射效应，微器件的物理边缘与光学边缘不一致，这给检测和测量带来了挑战。为提高微目标检测与测量精度，本文将图像超分辨率重建与目标测量结合，提出了一种基于边缘增强的图像超分辨率重建算法并搭建了对应的测量系统。首先提出了一种新的图像超分辨率重建质量评价参数，证明了图像超分辨率重建提高目标测量精度的可行性。针对目标边缘，将通道注意力机制引入网络，增强了网络对图像边缘的重建能力。最后，设计并搭建了目标测量系统，并进行了实验。结果表明：在公开数据集上，本文算法能取得更高的峰值信噪比（PSNR）和结构相似性（SSIM）等客观指标值；在实际测量中，本文算法可将原有测量系统极限分辨率提高25.9%，目标测量精度平均提高51.6%。本文研究为工业生产中的微目标检测和测量提供了一个潜在的发展方向。     

复杂零件参数的图像测量方法

提出一种可以用于齿轮等形状复杂零件的二维曲面轮廓测量的图像测量系统。该系统采用CCD摄像机作为传感单元。提出一种基于多项式插值的亚像素边缘检测算法,以提高系统的测量精度。这种算法可以大幅度提高图像测量系统CCD的分辨率,并具有较好的稳定性和较高的运算速度。     

用于线纹显微图像的边缘检测算法

为了在简化计算的同时达到较高的定位精度,提出一种轴向邻域和差边缘检测算法,用于低信噪比、缓慢过渡的微结构显微图像的边缘检测。首先,结合显微图像采集系统的配置,分析了线纹显微图像边缘灰度轮廓特征和基于导数的边缘检测算法的不足。然后,基于方向信息测度,定义了轴向邻域和差运算,依据矩不变理论推导出轴向邻域和差边缘检测算法。实验结果表明:轴向邻域和差边缘检测算法能够适应不同分辨率的显微图像,具有较强的抗噪能力和较高的定位精度,边缘检测效果优于基于导数的算法。该算法用于显微图像时,其边缘坐标定位方差为0.57pixel,微米级线条宽度的测量结果与扫描电子显微镜的测量结果(1.35μm)相差0.17μm,基本满足了测量精度的要求。     

基于双曲正切的亚像素边缘检测方法及评价

精确定位图像边缘是保证视觉测量精度的基础。根据物体图像边缘的灰度分布特点,本文提出一种亚像素边缘检测方法,采用双曲正切函数对图像边缘的灰度分布进行拟合,通过最小二乘法得到边缘的亚像素位置。对提出的边缘检测方法的精度进行了评价,以高精度棋盘格的尺寸测量误差作为准则,采用实际边缘并结合摄像机标定技术,考虑了镜头畸变和透视失真等因素。试验表明,提出的双曲正切法检测亚像素边缘相比空间矩法和梯度插值法具有更高的精度,同时能够满足机械工业中的实时测量需求。     

利用曲线拟合方法的亚像素提取算法

在图像测量系统中，测量系统的精度与边缘提取的精度成直接的正比关系，普通算法的精度为像素级，现在员常用的亚像素算法是重心法。这里提出了一种利用曲线拟合方法的亚像素边缘提取算法，介绍了算法的推导过程，给出了算法的计算公式，最后给出了实验结果。     

高精度角度自动测量系统

高精度角度自动测量系统采用自准直平行光管将被测角度转换为焦平面上两十字叉丝的相对位移,经ＣＣＤ摄像机和图像采集卡对叉丝图像采集后进入计算机进行识别和处理,并根据图像的特点采用两次拟合的算法得到高精度的角度值。高精度角度自动测量系统具有测量精度高、自动化程度高、稳定性好、适应性强、可同时进行二维角度测量等特点。系统角度测量分辨率达０－０１″,测量精度为０－１″     

视觉检测系统中亚像素边缘检测技术的对比研究

在视觉检测系统中,亚像素边缘检测的定位精度是其最终测量精度的关键,国内外很多学者对该问题进行了广泛的研究,提出了各种边缘检测的方法,但是各种方法的定位精度及抗噪声能力的优劣都自圆其说,难以验证.也有很多学者对各种算法进行了对比研究,但使用的评价图像与实际系统采集的图像相差甚远.本文根据视觉系统采集图像的原理生成理想图像,使用各种边缘检测算法对该图像进行亚像素边缘定位,以理想点坐标和实际采集的点坐标的均方差作为标准来比较各个算法的定位精度,并定量地加入噪声,分析各处算法的抗噪声能力以及计算时间.分析和讨论的结果为亚像素边缘定位技术的选取提供可靠依据.     

激光——CCD厚度检测系统的研究

本文简述了激光三角法的厚度测量原理并设计了测量系统。在信号处理部分采用了一种新的ＣＣＤ信号边沿提取技术并给出了整个检测系统的框图，分析了影响检测精度的主要因素并提出了解决方法。由本系统实验的最终结果表明，该检测系统有很高的测量分辨率，达到了很高的测量精度及重复性精度。     

基于机器视觉的机械零件边缘像素补偿法

机械零件图像边缘灰度的分布特征已成为影响机器视觉准确测量机械零件的重要因素之一。为了减小这种测量误差,提高测量精度,提出边缘像素补偿法来对机械零件图像边缘进行处理。通过分析视觉边缘检测原理,应用高精度标准块对相机进行标定。标定后对待测零件进行多次测量,试验结果表明:对图像信息进行边缘补偿后,其测量结果的相对误差可减小0.059%,边缘补偿算法可以有效提高测量精度。     

基于图像处理的刀具几何参数测量技术研究

采用图像预处理和边缘检测等图像处理技术自动测量刀具的长度、直径、圆角半径和两个刀刃的角度,利用Delphi平台上开发的基于图像处理的测量软件可以在瞬间检测出刀具几何参数,实现了刀具几何参数测量的自动化。针对刀具的边缘轮廓形状特征,运用了二值化、中值滤波、边缘检测、轮廓提取和参数提取等图像处理技术。使用高分辨率CCD摄像设备并配备光学放大系统,可实现对高精度和微小刀具几何尺寸参数的测量。满足刀具测量的精度高、自动化程度高、重复性好等要求。     

非合作目标姿态测量的嵌入式算法

针对一系列含有圆和直线特征的航天器,提出了基于嵌入式算法来实现非合作目标的姿态测量。该算法在现场可编程门阵列(FPGA)中完成边缘点的检测和边缘图像的细化;在数字信号处理器(DSP)中通过基于弧段的快速椭圆检测方法检测目标上的椭圆特征;同时用快速高精度的二次Hough直线检测方法检测目标上的直线特征。最后,针对实际在轨任务进行了地面模拟实验,基于椭圆特征和直线特征计算了目标飞行器和一个CCD相机的相对姿态。结果显示:该嵌入式方法所需资源较少,更新率优于3Hz;其测量精度随着测量距离的变大而变差,同一距离3个方向的测量精度不同,近距离(小于4m)、深度方向的测量精度优于100mm,其他方向最高优于60mm,角度精度优于1°,满足嵌入式系统对资源、在轨更新率和精度的要求。     

异形回转零件的一种图像测量研究

讨论了利用线阵CCD图像测量方法。配备Z、Y二维运动工作台及绕Z轴回转数显工作台,对异形回转体三维轮廓尺寸进行检测,用Mar边缘检测算子对CCD获得的原始灰度图像进行处理,采取最小二乘法完成曲线拟合,以获得亚像元分辨率。在对Φ200mm异形回转体零件进行尺寸测量时,测量系统的分辨率达到微米级的水平。     

利用数字图像处理技术测量直齿圆柱齿轮几何尺寸

研究了采用数字图像处理技术实现对直齿圆柱齿轮几何尺寸的非接触式测量.首先对CCD摄像机拍摄的图像进行畸变校正与滤波去噪,然后对图像进行阈值分割,采用基于数学形态法的四邻域腐蚀来获得单像素宽的图像边缘.针对齿轮的边缘轮廓形状特征,运用重心法、最小二乘拟合、Bresenham画圆法和Hough变换等原理,建立了测量齿轮齿数、模数、中心孔半径、齿顶圆半径、齿根圆半径和变位系数等齿轮几何尺寸参数的测量算法.使用1280×1024的CCD摄像机及黑白采集卡对分度圆直径为50mm的直齿圆柱齿轮进行测量实验,与人工测量值对比,绝对误差小于一个像素,在各测量参数中,最大尺寸的齿顶圆半径绝对误差值为13μm.研究结果表明:因为CCD摄像设备的分辨率越高、被测物体的尺寸越小,则测量精度越高,且为线性关系,所以,使用高分辨率CCD摄像设备并配备光学放大系统,可实现对高精度和微小直齿圆柱齿轮几何尺寸参数的测量.如使用1280×1024像素以上的CCD摄像设备测量分度圆直径5mm以下的直齿圆柱齿轮时,测量精度可在2μm以下.     

基于机器视觉的螺钉在线检测

介绍了一种基于机器视觉技术的非接触式螺钉在线检测系统。该系统利用CCD相机采集图像,经过拉普拉斯锐化算子、中值滤波等图像处理,可获得清晰的螺钉轮廓图像,再利用机器视觉的相关几何运算测量出各个螺钉几何参数,实现螺钉的在线检测。实验表明,该系统检测速度快、精度高,具有很好的推广应用价值。     

提高CCD糖液浓度测量系统精度的方法

为了实现糖液浓度的在线精密测量,在分析CCD测量原理的基础上,开发了基于ARM的糖液浓度测量系统,并分析了测量系统误差及对精度的影响;通过研究CCD信号边缘梯度特性,应用多项式插值的亚像素边缘检测算法提高了像素定位精度。实验结果表明,与传统的折光仪相比,该系统具有较高的分辨率和测量精度。     

基于HALCON的非线性摄像机标定算法研究与应用

针对工业应用,采用LENZ径向畸变模型建立面阵和线阵摄像机的非线性成像几何模型,并分析模型的内外参数及针孔模型的局限性,基于两步法思想改进标定方法。利用HALCON的矩阵网格状圆靶平面标定板及函数库平台,采用亚像素精度的边缘提取和椭圆拟合算法精确获取标定点,建立与空间点的对应关系,并对所求参数进行非线性优化,通过实验及精度分析验证了求解参数的准确度和稳定性。该标定算法灵活准确,具有良好的可移植性。     

DNA芯片的CCD荧光检测

为了有效地提取DNA芯片的信息,叙述了DNA芯片的CCD荧光检测的原理及自行设计的检测系统。系统由CCD摄像机、荧光成像光学系统、图像采集卡等组成。利用高压汞灯作为光源,窄带滤色片作为激发波段和荧光截止滤波片,从而保证荧光分辨力和测量范围。通过CCD摄像机和图像采集卡进行图像采集,并对获取的图像进行处理。试验结果有效地获得了杂交后基因点位的关键特征的数据。     

湿法水下焊接电弧区域图像采集与处理

采用复合滤光技术和水下ＣＣＤ摄像系统,在可见光范围内采集出了药芯焊丝湿法水下焊接电弧区域图像,并运用了基于中值滤波和梯度算子的图像边缘检测方法,有效地区分了电弧燃烧区域和电弧气泡区域,为湿法水下焊接电弧的机理研究及水下焊接过程控制奠定了基础。