机器视觉中彩色伪随机编码投影系统及标定

为了研究基于三维场景单幅二维图像的不标定欧式重构理论,需要构造一个编码投影系统,并预标定出其相关参数,依据伪随机彩色编码的原理,代数射影几何中的交比不变性质,以及被视为逆向照相机投影系统的标定数学模型,提出了投影系统的标定步骤和方法．将一幅伪随机编码图案与投影系统相结合,构造了一种新的视觉投影系统．标定实验表明,由此系统将伪随机彩色编码图案投射到靶标空间,利用CCD照相机拍摄其图像,进行图像的特征点提取和数据处理后得到了投影系统的参数。     

相位调制伪彩色系统设计

本实验提出了相位调制数字伪彩色编码的图像处理方法,实现了光学信息处理系统与数字图像处理系统的有机结合,而且还提出了部分相干光学信息处理系统的建模和算法以及利用计算全息的手法实现空间光滤波器的设计。以数字图像的处理手法,实现光学方法处理的效果,实现伪彩色图像实时可调。     

基于Harris算子的彩色数码影像角点特征提取

随着电子技术的发展,非量测数码相机以其镜头可更换、操作灵活、方便、价格低廉等优点,逐渐成为数字近景摄影测量影像获取的主要设备．但近景摄影测量在工程应用中仍存在精度低、效率低的缺陷．现研究一种基于Harris算子的非量测数码影像角点提取方法,可提高角点提取的精度,从而可为近景摄影测量在工程中的进一步应用提高精度．     

基于卷积神经网络的人脸图像特征提取

为了提高对人脸的自动识别和检测能力,提出了一种基于卷积神经网络的人脸特征提取技术。采用连续模板匹配技术进行人脸边缘轮廓的检测,采用Harris角点检测方法进行人脸的关键特征点定位,在人脸的分块区域内进行人脸的肤色特征分析和外包矩形轮廓区域特征提取,结合肤色特征对图像中人脸特征点进行图像重构和精确定位,对提取的人脸特征点采用卷积神经网络进行分类,实现对人脸图像特征的优化提取。仿真结果表明,采用该方法进行人脸特征提取的准确性较高,具有较好的特征匹配能力。     

基于格雷码结构光的编解码研究

在三维重建过程中,要准确地求取扫描点的空间坐标信息必须准确地得到计算空间坐标信息需要的参数.为了获取计算参数,文中使用格雷码编码结构光的方法.格雷码是一种出错率小的编解码方法,使用这种编解码方法可以更加准确地对条纹进行解码.为了更好地对格雷码条纹进行解码.本文提出一系列图像预处理方法使得条纹边界曲线的提取更加有效.在图像预处理过程中,分别对图像进行放大、灰度、二值化、边界提取.通过实验数据验证,采用本文提出的图像预处理方法对条纹进行解码的精度更高、出错率更低.     

基于彩色结构光的三维重构方法

通过对摄像机和投影机进行畸变校正和标定,确定了相应单应性变换矩阵。为了在复杂投影条件下对彩色结构光编码图像进行快速高精度解码,提出了基于拓扑结构和局部结构化的单幅彩色结构光编码方法以及基于波形分析的编码特征点提取方法和基于聚类分析的颜色分类方法,并利用编码图像本身特性提高解码精度和正确率。根据单应性变换矩阵和编码图像中每个特征点编码值调制前后的匹配关系,计算特征点的三维信息。实验结果表明,特征点的解码正确率超过99.5%。由于对投影机和摄像机的位置没有严格的限定,该方法适合快速搭建三维物体重构系统以及快速高精度地获得物体的点云。     

基于格雷编码的彩色结构光快速三维测量技术

提出一种基于格雷编码原理的彩色结构光三维测量方法,通过向被测物体投影两幅彩色结构光栅,分析得到物体表面的三维信息,在保证测量精度和准确度的同时,提高了三维测量的速度。将格雷编码原则和容易辨别的颜色结合应用到彩色条纹编码中,得到序列周期唯一且编码周期起始位置任意的彩色条纹编码,克服了码间干扰,解码方法简单且精度高,适用范围广;利用三色相移法取代传统三幅相移法。实验结果表明,使用基于格雷编码原理的彩色结构光方法可以得到被测物体精确的表面高度信息。     

纸浆纤维的形状特征提取应用研究

为了正确描述纸浆纤维图像的弯曲特性，提出了一种基于角点检测的纤维特征提取算法.本算法应用自适应滑动窗口策略进行纤维图像各边界点局部支持域的选取，以提取最优邻域，根据各边界点对应特征向量，将二维平面曲线转化为一维特征曲线，利用一维小波变换提取特征曲线奇异点，即二维平面曲线上的角点，根据边界点对应特征值与一维特征曲线的奇异特征确定纤维扭结个数，并根据各点对应局部支持域确定曲度与扭结平均角度，从而完成纸浆纤维的弯曲特征提取.实验结果证明，本算法能有效提取纸浆纤维弯曲特征.     

基于结构光深度图像获取装置的研究

为了获得深度图像,采用激光时序空间编码技术,研制了深度图像获取装置,给出了深度图像获取装置的硬件和工作原理,提出了一种深度测量算法．实验结果表明,该装置能较好地获取深度图像;有效地减少图像的采集、处理量．通过处理8幅图像就能得到空间分辨率为1／256的景物深度数据和深度图像,具有简单、快速的优点,为基于深度图像的目标边缘检测和识别提供了有效的方法．     

高密度组合结构光编码方法

为了提高采样的密度,缩短采样的时间,提出了一种非接触式的组合结构光编码技术。首先由计算机构造的一系列格雷码和二值条纹,按一定的时间顺序投射到被测物体上;然后,提取格雷码的边缘和二值条纹白条纹的中心,将其上的点作为图像的采样点并解码。通过辅加二值条纹,消除了格雷码的一位解码误差,制造了丰富的特征点,易于实现物体的三维重建。试验证明,该技术简化了光栅投影的步骤,提高了重建的精度,具有很好的实时性和有效性。     

3D surface reconstruction based on binocular vision using structured light

A 3D surface reconstruction method using a binocular stereo vision technology and a coded structured light, which combines a gray code with phase-shift has been studied. The accuracy of the 3D surface reconstruction mainly depends on the decoding of gray code views and phase-shift views. In order to find the boundary accurately, gray code patterns and their inverses are projected onto a human eye plaster model. The period dislocation between the gray code views and the phase-shift views in the course of decoding has been analyzed and a new method has been proposed to solve it. The splicing method is based on feature points. The result of the 3D surface reconstruction shows the accuracy and reliability of our method.     

基于结构光图像法的三维脚型测量系统

随着计算机技术的发展，使得CAD／CAM系统得以实现，作为一种CAD／CAM系统的三维曲面测量系统也应运而生。本文论述了结构光图像法的概念，给出了三维脚型测量系统的硬件配置和软件系统的结构框图。     

结构光测量系统中光条中心的提取算法

在线结构光视觉测量系统中,光条中心的提取精度直接影响到整个系统的测量结果.由于光条宽度不同、光照不均匀及待测物体表面性质的差异,使得精确地提取光条中心存在一定难度.根据线结构光的特点提出了2种提取算法,分别为二值形态学细化算法和高斯分布的曲线拟合算法.实验结果表明,2种算法在测量中均具有可行性,且后者提取精度较高,更适合于光条中心线提取.     

Filtering algorithm of line structured light for long-distance obstacle detection

Since unmanned ground vehicles often encounter concave and convex obstacles in wild ground, a filtering algorithm using line structured light to detect these long distance obstacles is proposed. For the line structured light image, a ranked-order based adaptively extremum median (RAEM) filter algorithm on salt and pepper noise is presented. In the algorithm, firstly effective points and noise points in a filtering window are differentiated; then the gray values of noise points are replaced by the medium of gray values of the effective pixels, with the efficient points'' gray values unchanged; in the end this algorithm is proved to be efficient by experiments. Experimental results demonstrate that the proposed algorithm can remove noise points effectively and minimize the image blur, resulting into protecting the edge information as much as possible.     

相位偏移gamma矫正方法的结构光三维视觉测量技术

为补偿结构光三维测量过程中的非线性gamma误差,提出基于相位偏移的gamma误差矫正算法,对三维结构光视觉测量与重构技术进行了研究.首先,对结构光测量的基本原理和基于正弦条纹光栅的结构光测量方法做了介绍;其次研究了基于相位偏移方法的gamma矫正方法,通过实验对矫正方法的有效性进行了验证;最后通过三维重构实验得到被测量的物体矫正前后的三维重构图像,并且对其进行分析对比.实验结果表明,设计的矫正算法有效降低了三维测量中gamma畸变造成的相位误差的均方根值,提高了测量精度,具有实用价值.     

蔗糖结晶图像的特征提取与粒度分析

针对目前蔗糖结晶过程仍然依靠人工目测粒度现状,研究了基于计算机视觉的蔗糖结晶颗粒的粒度分析方法.将分割后的蔗糖颗粒图像进行一系列后续处理,完整地分离出蔗糖结晶颗粒与背景,提取蔗糖结晶颗粒的粒度与形状特征参数后进行表面积当量直径的粒度分析.在粒度分布图形表征及其分布矩基础上,计算表征颗粒粒度的重要参数,如均匀度、平均孔径、变异系数等参数.实现用机器视觉代替人工视觉定量定性地分析与计算粒度,避免了人工目测中以经验判断粒度带来的误差.