可变环境光照条件下的结构光条纹检测

线结构光条纹在复杂光照条件下的快速检测是线结构光测量可以实际用于工业现场环境的一个关键技术.针对工业现场环境中光照变化范围大的特点,研究了结构光条纹中心的快速检测方法.首先基于结构光条纹的几何特性自动获取包含结构光条纹的感兴趣区域;然后采用嵌入置信度的边缘检测方法在感兴趣区域内检测结构光条纹边缘;在此基础上,利用结构光条纹边缘反向平行的特性,自动提取结构光条纹中心点;通过对条纹中心点进行直线跟踪得到表示结构光条纹直线段;最终基于直线段确定结构光条纹与被测件的交点以实现自动测量.工业现场采集的结构光条纹图像检测结果表明,该方法可以快速检测不同光照环境下的线结构光条纹中心以及条纹与被测钢板的交点.系统经标定后,实验结果表明在钢板长度变化范围为8～14 m的情况下,基于该条纹中心检测方法的自动测量结果与人工测量结果的标准偏差为3.6mm.该方法实现了工业现场环境下的实时测量,测量精度满足实用要求.     

精确的线结构光中心提取算法研究

光条纹中心的精确提取是线结构光三维识别系统的重要环节。环境光干扰、被测物表面反射以及图像采集系统所产生的噪声都给光条提取增加了难度。文章提出了一种快速精确的线结构光条纹中心提取法。首先,对图像进行预处理,通过边缘法对结构光中心线进行边缘检测;然后,用均方灰度梯度法确定结构光中心法线方向;最后,对法线方向上像素进行灰度加权,从而精确提取出结构光条纹中心。实验结果证明,该算法光条纹中心的提取精度达到了亚像素级别。     

结合白光光弹和相移技术解包裹等差线的方法

根据条纹色彩的变化确定等差线级数,是一种普遍应用的白光光弹方法。另一种具有较高的精度、操作简便,被广泛应用的光弹技术是相移法。由于色彩特征变弱,白光光弹用于辨识三级以下的等差线条纹。相移法得到的等差线都是包裹的相位,并非等差级数,解包裹等差线也是一项复杂的工作。根据受力构件中应力是连续变化的性质,将白光光弹和相移技术相结合,得到一种解包裹全场等差线的新方法。所述的解包裹方法不依赖于零级条纹,不需要确定零级条纹。最后通过分析径向受压的圆盘,演示了解包裹的新方法。     

连铸坯三维测量多线结构光的中心条纹快速提取

在利用多线结构光系统对大尺度连铸坯进行三维测量的过程中,线结构光中心条纹的提取精度是影响三维测量精度的重要因素。提出了一种对传统灰度质心方法进行优化的多线结构光中心条纹提取方法。对连铸坯表面激光横截面不满足高斯分布的线结构光条纹,利用图像背景差分的方式去除环境噪声,并根据线结构光条纹与背景间的灰度变化信息确定线结构光的边界,同时提取线结构光的感兴趣区域。根据光条在梯度方向上的灰度积分比例计算灰度质心法的自适应灰度阈值,利用灰度质心方法处理感兴趣区域提取出光条中心点,最后结合附近半径为5个像素的邻域内所定位的中心点进行质心重提取,获得连铸坯表面光条的亚像素中心坐标。现场测量结果表明：对反射特性不均匀的连铸坯表面的激光条纹光条中心进行提取,最终连铸坯边缘轨迹点的三维测量结果标准偏差在2 mm以内,该方法具有精度高、速度快、鲁棒性强的特点。     

金属表面 LED 线结构光条纹图像增强方法

为避免线结构光测量中的干涉散斑噪声的影响,提出采用相干性低的 LED 光源的线结构光测量法,并搭建了测量系统。通过分析该方法在测量金属工件表面的条纹图像特点,提出了采用基于拉普拉斯金字塔的曝光图像融合方法来增强条纹图像质量。实验室环境图像的融合实验验证了该图像增强方法的可行性。最后完成了条纹图像的增强实验,结果表明,经 2 幅曝光图像融合后的条纹图的质量得到了提高,光条区的光强分布均匀,不存在明显的信息缺失区。     

基于物理模型的计算机视觉轮对踏面擦伤检测方法

研究一种基于计算机视觉的轮对踏面擦伤检测方法.用线结构光扫描轮对踏面,在踏面上产生相应的变形光条纹,利用电荷耦合器件(Charge coupled device,CCD)摄像机采集光条纹图像,经过图像处理后获得踏面截面轮廓,检测轮对踏面擦伤.根据光条纹的特点,提出基于物理模型的提取光条纹中心线方法,应用能量优化法,求解光条纹中心线所对应的最小能量曲线,用B样条曲线拟合光条纹中心线使其具有亚像素级定位精度,同时大大减少数据存储量.试验结果表明该方法可有效地抑制噪声、光条纹断线及分枝的影响,使光条纹中心线具有单一连通性.轮对旋转一周,通过摄像机模型计算轮对踏面的三维曲面模型,实现了轮对踏面擦伤的非接触精确检测.     

线结构光条纹中心全分辩率精确提取方法

线结构光三维坐标测量中,激光条纹中心的提取直接影响测量的分辩率与精度。本文提出了基于灰度阈值法提取条纹全分辩率初值中心,在初值处应用灰度梯度计算光条纹法向,最后在条纹法线方向精确计算光条纹能量中心的方法。实验结果表明,该方法有效地避免了被测体曲率变化大反而提取数据密度小的问题,提高了光条纹受被测物体表面调制后,条纹中心提取的精度,实现了条纹中心的全分辩率精确提取。     

相移技术在光弹性实验中的研究与应用

光弹性方法是实验应力分析中的重要方法之一.传统光弹性分析需手工描绘条纹,并逐点求得应力,分析过程较为繁琐.本文采用相移法研究了光弹性条纹的自动分析技术,可以自动采集光弹条纹图像并求得全场应力数据.利用图像处理方法,结合等倾线相移技术实现了第一主应力方向的全场确定,再以Tardy补偿法为基础,提出了全场等差线的相移方法,利用受压圆盘进行实验分析.结果表明,这种相移方法可实现光弹性条纹的自动化分析.     

3D线激光相机的激光条纹中心提取方法

线激光条纹中心提取是实现线激光相机三维扫描的关键，根据激光三角测量法研制了线激光相机，基于传统Steger法对其进行优化并提出一种适用于提取线激光相机光条中心的方法。对图像进行预处理，结合Canny算子找出光条边缘，求取光条边缘极值并计算确定ROI区域，利用高斯滤波处理提取后的图像，利用Hessian矩阵求取光条中心法线方向，在法线方向进行二阶泰勒展开确定光条中心点，最后对中心点连接并平滑处理，实现中心线精确提取。实验表明，采用本方法能够准确找到不同背景与光源环境下的光条中心，不同条件下的光条中心均方根误差平均值小于0.4,并能够准确扫描出零件三维点云。     

基于线结构光的冰箱门装配间隙在线检测方法

提出了一种基于线结构光的双门冰箱装配间隙在线检测方法.工业数字相机拍摄投射在冰箱门上的激光条纹;通过连通区域搜索,捕捉图像中条纹位置;采用高斯曲线拟合法提取条纹中心线;通过三角法获得中心线的偏移量对应的装配间隙.对测量数据进行倒数变换,使得检测方法的输入输出具有线性关系,方便工业现场标定.实验与现场测量数据表明该方法能够满足工业现场应用.     

基于激光三角法和嵌入式的微位移实时检测系统

基于激光三角法和嵌入式的微位移实时检测技术,采用激光三角法测距和灰度重心法提取激光条纹中心的原理,使线结构光、透镜、CCD位置信息满足Scheimpflug共轭清晰成像条件。通过图像处理获取像面坐标系位移信息,得到待测物体物面坐标系的位移,利用灰度重心法实时提取结构光条纹中心的特点,结合嵌入式系统尺寸小、稳定、便携的特性,实现对待测物体进行实时、非接触和微位移测量。     

光弹性中光应力图条纹倍增

在实验应力分析中,光弹性法的特点就是直观性强。它通过光应力图——等色线图表达构件应力分布状况。光应力图是定量测定构件内各点应力的主要根据。但,对于光学敏感性差的光弹材料,应力条纹有显示不足的缺点;以及在三向光弹性中,进行应力“冻结”时,为了防止模型产生过大变形或者“冻结”载荷不足,以致应力条纹过少等等问题,都可以用条纹倍增给予解决。同时,光应力图条纹倍增又是一种全场小数级条纹补偿法。因此,采用条纹倍增对于提高光弹性实验技术是有相当意义的。国外,D.Post已对其基本原理和方法有所论述,现就我们的初步实践和制造条纹倍增装置介绍于后。     

基于Gray码和线移条纹的结构光3D测量技术

结构光3D测量的线移条纹进行编码,以亚像素定位技术提取Gray码条纹边缘和线移条纹中心,将其上点作为图像采样点进行解码的方法.消除了Gray码固有的一位解码误差对投射角求取的影响,同时提高了采样密度.文中具体介绍该方法的编码解码原理,分析了编码图案正交投射对测量准确度的影响,给出了仿真实验结果.测量误差约为0.04%.     

全息光弹性中的非漫射照明全息摄影

在全息光弹性试验中,采用非漫射照明全息摄影所获得的全息图,可在白光下再现。所需的光弹性数据,可直接取自全息图。此外,全息图再现时的等和线,不随观察视线的改变而漂移,干涉条纹细而清晰。     

应用激光全息技术制造衍射光栅的研究进展

用全息技术制造衍射光栅就是通过摄制点源的全息图而制造的光栅。大家知道,全息图所记录的是物光和参考光之间的干涉条纹,它相当于一个复杂的光栅。当物光和参考光均为点源时,其干涉条纹就有比较简单的规律,所得到的全息图可视作一个广泛意义下的光栅。     

CCD检测衍射条纹的数据处理

分析了中值滤波法和集平均法的局限性，给出了单缝衍射条纹的“特征谱线”，提出特征谱线滤波法，该法可以满意地滤去CCD检测衍射条纹数据的波纹。     

一种新的光塑性分析方法

本文将散斑等方法和光塑性法结合,应用散斑全息光弹性法同时获得分离的等差线、等和线及散斑条纹图,并建立了国产聚碳酸酯材料的光塑性应变—光学关系。同时,用聚碳酸酯模拟低碳钢带圆孔拉伸试件,所得弹塑性变形结果同低碳钢试件的实测结果是吻合的。     

基于虚拟仪器和激光技术的气体浓度检测

本文针对目前用光电技术检测气体浓度存在精度较低、可靠性较差等问题,提出了一套新的光电检测气体浓度的方案.该方案基于迈克尔逊干涉仪在不同的气体中光程差的不同,会导致干涉条纹的移动和强度的变化的原理,采用激光双光路干涉法其中一路干涉光参考,一路光测量,通过两路干涉条纹的比较,消除系统误差和外界环境干扰,提高测量精度.实验利用UNIQ UM201的CCD和PCI总线的图像采集卡在LabVIEW环境下采集干涉条纹,并对采集到的图像进行数据处理,在外界微弱的变化下,图像发生改变,该实验方案有很高的灵敏度和响应速度.     

物体表面形状三角检测方法的改进

本文通过分析单目投影结构光三角测量法的图像匹配机制和结构光模式与检测图像关系，在目前常用的单帧等间距光栅投影检测方法的基础上，引入一种基于时空编码的多帧条纹边界编码检测方法，可以提高检测精度和速度。     

一种基于极线约束的激光条纹匹配算法

在逆向工程中为了获得产品的精确CAD模型，必须完成立体点的匹配．通过建立摄像机模型描述了三维世界坐标与计算机图像坐标之间的关系；提出了基于极线约束和连续性约束的激光条纹匹配准则，给出了一种直线和曲线求交的激光务纹匹配新方法，从而实现了激光条纹的快速精确匹配和激光扫描线的三维重建。