基于锥束CT切片图像的复杂零件三维表面重构

根据锥束CT切片图像的特点，提出了一种面向复杂零件的三维表面重构新方法：首先采用3D亚体素边缘检测算法提取序列切片图像的高精度封闭轮廓，并重构出切片轮廓的拓扑信息，然后采用一种改进的基于截面属性的轮廓分割算法得到若干组局部结构轮廓集，最后对这些轮廓集进行叠加与拼合，形成零件的整个三维表面。实验结果表明，该方法分割轮廓准确，稳定性好，对具有复杂内外结构的零件，可确保其重构结果的拓扑正确性。     

基于改进形态学梯度和Zernike矩的亚像素边缘检测方法

为满足电荷耦合器件(CCD)图像测量系统的快速、高精度测量要求,提出了一种基于改进形态学梯度和Zernike矩算法的图像亚像素边缘检测新方法.基于CCD图像灰度和空间结构信息特点,该算法先利用改进的数学形态学梯度算子进行边缘点的粗定位,在像素级上确定边缘点的坐标和梯度方向;然后再根据构造的边缘点向量和参考阈值,用Zernike矩算法对边缘点进行亚像素的重新定位,实现图像的亚像素边缘检测.仿真图像和实际图像的边缘定位实验结果表明,与Zernike矩、LOG-Zernike矩及Sobel-Zernike矩算法相比,该方法具有更好的定位精度与抗噪性,且检测速度更快.     

基于机器视觉的卡簧装配缺失检测

针对在循环检测过程中不同的工件表面特征易出现变化而难以检测的问题,提出了一种基于机器视觉的游艇换挡执行机构卡簧装配缺失检测方法。通过对采集的图像进行预处理、边缘检测、轮廓提取、轮廓拟合定位、掩模屏蔽、二值化及形态学滤波等操作,将图像中卡簧特征未发生明显变化的区域分割出来,利用该特征区域像素数量来检测卡簧的装配完整性。对轮廓的拟合定位部分和传统的霍夫圆检测定位方法做了对比,结果表明,利用传统的霍夫圆检测定位方法平均运行时间为13.99ms,但定位准确率只有87.33%,而基于机器视觉的检测方法平均运行耗时为12.56ms,定位准确率达到98.7%,因而能够实现较好的检测效果。     

活塞表面缺陷图像的亚像素边缘检测技术研究

针对活塞图像对比度低、缺陷区域小、缺陷种类多、人工检测效率低等问题,提出一种结合区域生长法和亚像素边缘提取的活塞表面缺陷检测方法。利用图像处理软件采集活塞图像,分析活塞表面图像中缺陷区域与正常区域灰度值的差异。使用区域生长法进行图像分割,结合Canny算子对活塞表面缺陷边缘进行初步定位。通过定位感兴趣区域的位置,进行亚像素级别提取,并平缓感兴趣区域边缘。实验表明,所提算法比传统的边缘提取方法得到的缺陷区域更精确、平滑。     

基于机器视觉的陶瓷砖表面缺陷快速检测方法的研究

为了提高陶瓷砖表面缺陷检测效率,提出了一种基于机器视觉的表面缺陷检测方法。采用了自适应中值滤波算法对表面图像进行预处理,利用形状匹配实现图像之间的对齐,采用Deriche亚像素分割算法实现了陶瓷砖边缘的精确分割,设计局部门限算法实现陶瓷砖表面缺陷图像的提取。实验结果表明：该方法可实现陶瓷砖表面缺陷的快速提取,效果较好。     

车灯尺寸定位误差自动检测的新方法

本文提出一种新的车灯尺寸定位误差检测方法,利用图像边缘检测技术,提出轮廓跟踪的算法提取车灯图像的边缘,并采用曲线拟合算法进行分析,快速得到亚像素匹配点.实验结果表明,该方法能精确定位车灯图像边缘,提高了运算速度,优于传统的测量方法.     

彩色眼底图像视盘自动定位与分割

针对彩色眼底图像视盘定位时图像边缘高亮环对定位准确率的影响,提出了一种有效的图像预处理方法。针对已有的视盘分割算法中存在的问题,提出了一种结合形态学、椭圆拟合及梯度矢量流(GVF)Snake模型的分割算法。提出的预处理方法首先利用最小二乘法拟合出眼底图像的边界,然后裁剪掉边界的一部分高亮像素点,最后进行视盘定位。视盘分割算法则首先进行血管擦除,然后用椭圆拟合提取初始轮廓,最后使用GVF Snake精确调整视盘边界。用提出的方法对Messidor眼底图像数据库1 200幅图像上进行了实验,结果显示:视盘定位准确率由原来没经过预处理的95.4%提升到了98.7%;视盘分割错误率与当前已知最好的算法相比由12.5%降低到了9.39%。结果表明:提出的眼底图像视盘自动定位与分割方法准确率高、实用性强,可以用于眼科疾病的计算机辅助诊断。     

应用于医学三维影像的血管结构自动提取

针对从计算机断层扫描血管造影术(CTA)的三维体数据中提取血管结构信息通常需要大量的人为介入操作的问题,提出了一种全自动血管分割方法。首先,采用多尺度增强滤波器对数据中的管状结构进行增强,剔除非管状结构,并过滤噪声。然后,利用Sigmoid函数作用于梯度图像产生水平集的速度图像,并通过测地活动轮廓模型迭代逼近真实的三维血管轮廓。最后,通过拉普拉斯算法对提取的血管表面网格进行平滑处理,获得光滑的血管曲面。实验采用胸部和颈部的CTA体数据对算法进行测试,结果表明:该方法无需人工干预即可从CTA体数据中准确地提取出血管的三维信息;血管中心线提取的平均误差为0.26mm,直径测量平均误差为0.16mm,分割精度满足临床血管疾病辅助诊疗的要求。     

基于Franklin矩的亚像素级图像边缘检测算法

为了满足计算机视觉标定与精密测量对图像边缘定位的精确度高和抗噪性强的要求,提出一种基于Franklin矩的亚像素级图像边缘检测算法。首先,建立亚像素边缘模型,利用各级Franklin矩的卷积来提取图像边缘点的细节特征;然后,依据Franklin矩的旋转不变性原理,分析图像边缘旋转至垂直方向后各级Franklin矩之间的关系,从而确定图像中亚像素边缘的关键参数;最后,根据改进的边缘判断条件,确定图像中的实际亚像素边缘点。大量实验结果表明,与基于Zernike矩的亚像素级算法、基于小波变换与Zernike矩结合的亚像素级算法、基于Roberts算子与Zernike矩结合的亚像素级算法相比,本文提出的基于Franklin矩的亚像素级图像边缘检测算法速度更快,精度更高且抗噪性强,更好地满足了对于图像边缘定位稳定可靠及高精度测量的要求。     

基于ICT切片机械零件的实体反求误差分析

反求工程中,在进行ICT切片图像处理时,对轮廓曲线的处理和轮廓数据的提取非常关键,它直接影响到利用NURBS曲线和曲面反求实体的精度。本文提出了一种基于亚象素的轮廓提取算法,提高了轮廓数据的提取精度。将其与像素级轮廓提取的数据进行实体反求的误差做了分析与比较,证实该方法极大地降低了实体反求的误差。     

船体零件几何尺寸测量图像分割方法研究

针对船体零件表面划痕、锈蚀以及下表面成像等因素导致的伪边缘及边缘不连续问题,提出了基于边缘与 k-means 聚类的船体零件图像分割方法.对于表面划痕及锈蚀形成的伪边缘,在矩形边缘检测区域内利用轮廓法线方向与边缘梯度方向信息予以剔除;零件下表面成像导致的伪边缘,选取 k-means聚类区分零件的上下表面边缘;边缘不连续问题,基于测地距离和断点方向准确连接断点,形成封闭轮廓.实验结果表明,使用该方法可获得平滑、封闭的分割效果,船体零件的几何尺寸测量误差低于 ０.５mm ,且测得量值标准偏差的平均值为 ０.２６２mm ,测量重复性较高,有效保障了船体零件几何尺寸的测量精度.     

CT图像表面重建技术中的边缘轮廓提取方法

论述了 CT图像表面重建技术中的边缘轮廓提取方法。采用该方法 ,得到了 CT图像的截面数据 ,进而利用CAD软件实现了 CT图像表面的三维重建。最后给出了儿童股骨三维表面重建的实例     

约束抽样Hough变换的光纤端面精确定位

为提高经光纤传输后光束方向的稳定性,提出了一种新的光纤端面精确定位方法。该方法针对光纤端面光能量中强模间噪声干扰的特点建立了约束抽样Hough变换,可实现对噪声的去除和对轮廓的准确提取,并根据轮廓的特征把特征点分为基元类和噪声类,对两类点分别进行约束抽样Hough变换,可显著减少存储所需要的内存空间,有效抑制噪声对轮廓的干扰,准确得到属于轮廓的特征点。根据各特征点对轮廓的贡献,采用弦长加权拟合法对轮廓点进行处理,从而得到轮廓的中心位置。实验结果表明,该方法对光纤端面的定位不确定度优于0.2 pixel,成像物镜放大倍数为10时,定位不确定度优于0.4 μm。     

Development of a multi-optical source rapid prototyping system

Two sets of optical sources with different laser beam diameter are integrated into a rapid prototyping system for increased machining speed in this research. The smaller laser beam is used to scan the object contour to obtain an accurate machining surface and the larger laser beam is used to quickly scan the inner part of the contour without precision control limitation to save machining time. The fabrication parameters of this system are investigated based on product quality and accuracy of practical implementations. The path planning of the inner part and the outer contour are discussed. The user-friendly man-machine interface is developed using the Visual Basic program .     

神经网络共轭梯度优化算法在激光加工定位中的应用

在应用激光技术加工复杂曲面时,通常以采样点集为插值点来建立曲面函数,然后实现曲面上任意坐标点的精确定位。人工神经网络的BP算法能实现函数插值,但计算精度偏低,往往达不到插值精确要求,造成较大的加工误差。提出人工神经网络的共轭梯度最优化插值新算法,并通过实例仿真,证明了这种曲面精确定位方法的可行性,从而为激光加工的三维精确定位提供了一种良好解决方案。这种方法己经应用在实际中。     

摆动滚子从动件盘形凸轮的自动化设计

在高精度凸轮的设计过程中,需要实现凸轮实际轮廓曲面的精确设计.解析法虽然可以精确计算出凸轮廓线上各点的坐标值,但要得到完整的凸轮实际轮廓曲面,需要手工编制复杂的程序,尤其是在摆动滚子推杆盘形凸轮的设计过程中,对于凸轮理论轮廓曲面的等距偏移曲面的编程更为复杂.因此以摆动从动件盘形凸轮机构为例,提出了利用解析法结合Pro/E软件的参数化设计功能进行凸轮实际轮廓曲面的精确自动化设计新方法.这一方法可以大幅度提高解析法设计凸轮实际轮廓曲面的效率,从而为解析法在凸轮机构设计方面的广泛应用奠定了基础.     

二维碎片轮廓曲线的匹配算法

笔者提出了一种二维轮廓匹配的方法，该算法是对图像之间相似性度量的Hausdorff距离的进一步推广。首先，以特征点及其两侧的若干点构成特征段，用特征段对轮廓进行分段描述，然后用特征段之间曲率的Hausdorff距离来度量分段轮廓之间的相似性，获得匹配结果。该算法充分利用轮廓线的几何特征信息，既保证了较好的匹配精度，又能显著提高算法速度。     

接触式非球面轮廓测量的数据处理模型

在分析接触式轮廓测量仪误差的基础上,以最小二乘法为基本数学理论,提出了一种能同时校正由于非球面镜放置时存在的X、Y方向的倾斜、X、Y、Z方向的偏心,曲率半径不准确、以及由于轮廓仪的旋转中心与探测头的零点之间随机的微小偏移所造成的测量误差的数学模型。数学模拟表明,该模型在校正上述误差源上具有极高的精度,对1 cm以下的偏心和0.1°以下的倾斜可无误差地恢复,对曲率半径的恢复也极为有效。实际工程应用的结果表明,模型是可靠有效的,为接触式非球面轮廓测量提供了一个宽松的镜子放置条件及自动拟合最佳曲率半径的功能。特别是自动校正由于轮廓仪的旋转中心与探测头的零点之间的随机微小偏移所造成的测量误差的功能提高了测量仪的测量精度和测量结果的重复性。     

手形特征点定位方法的研究

手形识别是指对手部的轮廓所构成的几何图形进行识别,提取的特征为手的不同部位的尺寸或是手指边缘的轮廓点集。二维手形图像的识别主要有手形轮廓点集匹配和手形特征矢量匹配两种方法。目前应用最多的是第二种方法,应用这种方法首先要准确定位手形轮廓上的特征点。总结了一些定位手形特征点的方法,找到这些特征点后才能选取适当的特征矢量进行手形识别。     

多目视觉与激光组合导航AGV精确定位技术研究

为进一步提高自动导引车(AGV)的定位精度,提出了一种多目视觉与激光组合导航的精确定位方法。该方法首先提出了一种基于双目视觉实时测量的AGV位姿控制技术,通过多目视觉系统来识别导引线侧的多个圆形标识点完成前瞻预判与精准定姿。采用基于代数距离方差校验的改进型最小二乘拟合椭圆算法来确定各标识中心坐标,结合激光扫描与视觉定位信息,采用无迹卡尔曼滤波算法进行多传感器信息融合,最终实现精确定位。实验结果表明:使用该方法后定位精度明显得到提高,控制曲线更为平滑,定位鲁棒性更好,姿态调整精度可达±0.5°,停车定位精度可达±1 mm。