基于Blob算法的标记圆检测技术研究

大型物体的三维测量中,大多采用基于标记圆的拼接,标记圆检测的正确性和定位精度决定了拼接的精度。在二值化图像上运用Blob分析得到标记圆的轮廓信息,综合使用标记圆灰度特性、尺寸特征、圆形度和误差准则来筛选标记圆,圆心定位采用具有亚象素定位精度的最小二乘拟合法。实验表明该方法抗干扰强,标记圆的识别率可达98%。     

基于立体视觉的平面圆参数高精度测量算法*

针对目前平面圆的圆心和半径测量方法存在的不足,提出一种基于立体视觉的平面圆参数高精度测量方法。该方法首先根据边缘分组算法和二次曲线椭圆拟合判别算法提取双目图像中的椭圆特征;其次利用分段立体匹配算法获取平面圆特征上部分点的三维坐标;最后通过三维平面拟合、坐标转换、平面圆拟合以及坐标反变换获取平面圆的圆心和半径参数。实验结果表明,该方法有效地减小了平面圆透视投影引起的畸变误差,提高了平面圆参数的测量精度。     

二维截面轮廓特征重建方法

针对目前轮廓特征识别算法存在识别结果易受噪声数据干扰、需对每一图形轮廓测量数据进行矢量化等问题,对二维截面轮廓特征重建方法进行研究,提出采用分步方式进行截面轮廓拟合的方法.首先,用平均增量法将测量数据进行直线段分段,并用最小二乘法对分段数据进行拟合,再把拟合结果存入链表内;然后,对于直线段链表内的相邻3条直线段,若相邻2条线段形成的半径满足给定阈值,则进行直线段圆弧拟合处理;最后,搜索拟合的圆弧段,如果存在2个或2个以上的连续圆弧,则将其重构为B样条曲线,得到二维截面轮廓特征的重构图形.该方法能有效减少拟合特征单元的数目,提高拟合精度.     

基于机器视觉轮廓提取的平滑处理算法

在利用机器视觉提取眼镜镜片轮廓过程中会有环境干扰光造成误差,影响轮廓的光顺与精度。为了修复此误差,提出了一种新的拟合算法:先寻找特征剔除受环境干扰光影响的轮廓部分,然后对被剔除的部分进行基于三次B样条曲线的保形插值。实验结果表明,经过该平滑拟合算法的处理,基于机器视觉的轮廓提取系统提取的标准圆轮廓数据的最小二乘圆拟合的均方差减少了80%～90%,圆度误差减少了70%～80%,说明该拟合算法能显著提高系统提取的轮廓数据的光顺与精度。     

本期摘要

基于Blob算法的标记圆检测技术研究 注 四川省科技支撑计划基金项目（项目编号：2013GZX0154） 作者 段康容,刘先勇。 单位1．西南科技大学工程技术中心．四川绵阳621010 2.绵阳铁牛科技有限公司．四川绵阳621010 摘要 大型物体的三维测量中．大多采用基于标记圆的拼接．标记圆检测的正确性和定位精度决定了拼接的精度。在二值化图像上运用Blob分析得到标记圆的轮廓信息．综合使用标记圆灰度特性、尺寸特征、圆形度和误差准则来筛选标记圆,圆心定位采用具有亚象素定位精度的最小二乘拟合法。实验表明该方法抗干扰强．标记圆的识别率可达98％。     

条盒三维视觉检测中结构光光条中心提取方法

为了提高基于结构光的条盒三维视觉检测中尺寸测量的准确度,研究和提出了霍夫变换和最小二乘法相结合的结构光中心线提取方法. 首先,依据图像颜色模型的R、G、B分量差值并结合中值滤波对目标结构光分进行分割提取;其次,分别对绿光与红光区域进行多次迭代细化处理获取骨架;然后,根据霍夫变拟合的直线段对目标点集进行分类;最后,使用最小二乘法分别对不同的点集进行分段拟合,获取结构光中心线. 实验结果表明,该方法能够准确地提取出结构光光条中心,具有良好的稳定性,为条盒三维视觉检测工作提供了准确的数据依据.     

列车车轴空间直线度检测

为了准确、快速地测量列车车轴的空间直线度，构建了列车车轴空间直线度测量系统，对所述测量系统采用的空间圆拟合、空间直线拟合、直线度测量等算法进行研究。首先，根据被测对象的特征介绍了基于空间平面与空间球相切空间圆拟合算法；然后，利用随机采样一致性（RANSAC）算法迭代出符合模型的最佳点集，在列车车轴截面空间圆拟合获取的数据基础上对列车车轴截面空间圆圆心所处数据进行分析，并利用狼群算法拟合空间直线，即通过空间截面所处位置的列车车轴截面空间圆的圆心坐标拟合列车车轴空间直线；最后，利用狼群算法对列车车轴空间直线度进行测量，并把测量数据与激光跟踪仪数据进行对比。实验结果表明：基于狼群算法的列车车轴空间直线度测量精度为0.01 mm，能够满足列车车轴空间直线度测量的高精度、高稳定性及测量重复性等要求。     

基于机器视觉转子冲片亚像素精度尺寸测量研究

针对传统冲压件人工尺寸测量效率低、精度难以保证等问题,提出一种基于机器视觉的转子冲片亚像素精度尺寸测量方法。该方法采用先将采集的冲片图像灰度化再应用中值滤波来降低噪声干扰的图像预处理方法;通过Canny算子与Otsu方法相结合实现自适应阈值边缘检测,再利用改进的Zernike矩方法进行亚像素定位,获取亚像素级坐标;然后设计轮廓分割算法,主要提取内外圆亚像素轮廓,同时设置感兴趣区域并基于K-Means聚类算法分割出骨架线段轮廓,最后使用最小二乘拟合法求解出转子冲片内外圆直径和骨架间距尺寸。实验结果表明,该方法平均测量精度可以达到0.01mm,测量精度高、速度较快,具有较高的实用价值。     

基于面结构光的三维内轮廓测量系统数学建模

提出了一种非接触式快速获取三维内轮廓尺寸的检测方法--面结构光投影测量法,基于该法设计了一种光电探测装置,用于对内表面呈圆台体的钢管内尺寸进行测量;分析了该装置在测量时的光路结构原理,建立相应的数学模型,在CCD拍摄的图像中,根据此模型,成像光斑质心的二维坐标值可转换为对应的空间三维坐标值,从而计算钢管不同截面内轮廓尺寸以及母线长度,进而获得完整的三维内轮廓形状信息;根据实验结果表明,该测量模型是正确且可行的.     

基于最优投影平面的立体视觉空间圆位姿高精度测量方法

现有基于双目立体视觉的测量方法的测量精度依赖于标定精度,在受遮挡时测量精度不高.文中首先分析并证明在双目立体视觉系统外部参数误差存在时,投影曲线上点的立体匹配误差对点的重建精度的影响.然后基于此误差分析结论,设计立体视觉空间圆位姿测量方法,通过轮廓点筛选算法筛选投影曲线上的点,得到匹配误差较小的点并进行重建.利用重建点在深度方向上对非线性优化得到最优投影平面的投影,对空间圆进行拟合,得到空间圆的位置姿态.文中方法有效减小三维点重建误差对空间圆拟合精度的影响,提高圆形特征在受遮挡情况下的测量精度.最后通过实验验证方法的有效性.     

圆形标志投影偏心差补偿算法

目的 圆形标志目前正广泛地应用于各类视觉测量系统,其圆心定位精度决定了测量系统的测量精度。当相机主光轴与标志表面不平行时,圆被映射为椭圆,圆心位置计算产生偏差。光轴与标志表面夹角较大或标志较大等情况下会产生较大的偏心差进而严重影响系统测量精度。为此,提出一种基于三同心圆圆形标志的投影偏心差补偿算法。方法 算法基于三同心圆的圆形标志设计,根据3组椭圆拟合中心坐标解算偏心差模型进行计算补偿。结果 针对圆形标志偏心差问题,同心圆补偿算法取得良好效果,有效提升了圆形标志定位精度。仿真结果表明,在拍摄角度、拍摄距离、圆形标志大小不同的情况下,偏心差在像素量级,补偿后偏心差在10^-11像素量级。实物实验结果表明,若设计有直径分别为6 cm,12 cm,18 cm的三同心圆标志,经解算补偿结果较以往两同心圆算法精度提高一倍,偏心差值减小80%,测量误差在0.1 mm左右。结论 本文提出了一种新的偏心差补偿算法,利用三同心圆标志增加约束解算偏心差。与以往偏心差补偿算法相比,此方法精度更高,且无需预先平差解算相机与目标的距离、拍摄角等参数,仅需要知道标志圆形半径比例及椭圆中心坐标即可计算补偿,具有很高的实用性,可用于改善基于非编码标志点的深度像匹配、基于圆形标志点的全自动相机标定方法、视觉导航定位等应用中。     

单张平面圆图像的空间圆心快速提取方法

空间圆圆心坐标提取是视觉测量系统的关键技术之一。为了解决空间圆心坐标需要提取多视角图像椭圆圆心,而由于透视投影椭圆圆心并不是空间圆心像点的问题,提出了一种基于单张平面圆图像的空间圆心提取方法。该方法首先基于圆锥曲线特性根据相机光心坐标与成像椭圆像素坐标构建了空间圆锥方程,再根据圆锥方程构建出圆锥正底面表达式,根据正底面表达式求解出与空间圆所在平面平行的平面方程,最后根据平行平面与实际目标直径找出正确空间圆方程。该方法避免了空间圆心投影坐标求解与需要多张图像求解圆心的问题,只需单张图像即可求解出空间圆心坐标。实验结果表明,该方法能精确求解圆形目标中心空间坐标,有效提高了三维坐标的求解效率与精度。     

三维视觉测量中圆中心投影误差分析方法

针对像平面上椭圆的中心不是空间圆中心在像平面上的真正投影中心这一问题,提出了一种圆中心投影误差分析方法。通过建立空间圆平面与像平面之间的映射关系,推导了空间圆中心投影误差的数学模型,并对影响中心投影误差的因素进行了仿真分析。该方法为圆中心的测量误差评估、摄像机网络布局等提供了理论依据,在实际的视觉测量工程中具有一定的应用价值。     

改进的遮挡条件下瞳孔检测方法

受到眼睑、睫毛、反光等干扰,提取的瞳孔往往无法近似成标准的椭圆,给瞳孔精确检测带来了难度。针对遮挡问题,提出了一种改进的遮挡瞳孔精确检测方法,该方法首先获取瞳孔图像的感兴趣区域,在对该区域进行阈值分割的基础上,通过滤波去噪和扫描线法去除光源反光的影响;根据沿遮挡瞳孔的分界线进行水平旋转,应用内接平行四边形法确定瞳孔的中心;根据圆形检测理论,提出一种中心修正算法,将求得的两个圆的交点作为眼睑与瞳孔的交点,计算出旋转角度,从而精化瞳孔中心的定位;最后利用五点法计算得到的瞳孔椭圆参数作为初始值,通过最小化拟合椭圆与边缘点之间的欧氏距离,使得该椭圆在非线性最小二乘意义下是最优的。实验结果表明,该方法具有良好的鲁棒性和准确性,在遮挡不超过瞳孔面积一半的情况下,能得到较为精确的瞳孔位置和边界。     

机器视觉测量中透视投影误差分析控制与补偿

在机器视觉齿轮倒角的测量系统中,轮廓测量是实现齿轮中心定位的关键因素。传统镜头成像时,由于透视投影特性,会引起齿轮轮廓圆直径的测量误差,进而影响轮廓圆的定位精度。针对此建立了透视投影误差的非线性模型,并对不同厚度齿轮轮廓圆直径的测量进行了误差分析与补偿。实验结果表明,该方法具有一定的实用价值,满足了齿轮轮廓圆测量的要求。     

用于机器视觉系统设计的基于二次曲线的椭圆估计

研究了一种基于二次曲线的椭圆估计方法,该方法的主要优点是在进行椭圆中心点检测的时候,不用检测图像上单个椭圆的边界,而只计算图像上的梯度信息.利用椭圆的梯度信息计算椭圆上各点的切线方程,根据切线方程和椭圆的二次曲线性质解算出椭圆曲线的各个系数,根据这些系数就可以求得椭圆的中心点及其各个参数.并且通过引进形态学的图像处理方...     

一种改进的激光光斑中心检测算法在路基沉降测量中的实现

通过检测激光光斑中心位置偏移的方法来监测路基沉降,是一种便携易布设的方法。而激光光斑中心的检测可以使用重心法、圆拟合、椭圆拟合、高斯曲面拟合。采用重心法运算简单精度低,而采用拟合法精度更高,由于光轴与靶面间存在夹角,光斑更近似看作一椭圆,应用椭圆拟合,辅之以亚像素精度分割,Canny边缘提取后获得了较为理想的沉降监测精度。     

一种非线性摄像机标定方法

由于加工误差和装配误差的存在,摄像机光学系统与理想的小孔透视模型有一定的差别,致使物体点在摄像机平面上实际所成的像与理想成像之间存在不同程度的非线性光学畸变。为了提高图像检测、模式匹配等定量分析的准确性,必须对这一类畸变进行修正。该文以针孔摄像机模型为基础,综合考虑了摄像机的透镜畸变效应,并借助于开放计算机视觉函数库OPENCV,实现了一种基于张正友摄像机标定的改进算法。利用检测得到的角点,获得物体的世界坐标和图像坐标。结果证明该文中的标定算法实现简单,精度高,稳定性好。     

群聚型容栅测角传感器

该系统利用 36 0°封闭特点 ,全周提取信号 ,实现全方位补偿 ,将容栅系统的影响限制到最小 ,同时对极板装置的偏心带来的量测误差可大大减小 ,且该系统功耗极低 ,特别是适用于便携式数字测量系统。