基于鱼眼相机畸变图像的大尺寸目标测量方法

为满足大尺寸目标高精度图像测量的需求,提出一种利用鱼眼畸变图像实现宽视野、大几何尺寸目标测量方法。根据非线性畸变的多项式逼近函数建立鱼眼相机成像模型,通过立体标定板来确定相机参数;将相机沿光轴方向移动采集一组图像,建立鱼眼相机的测量模型实现待测目标尺寸的测量。通过对棋盘格和某大型建筑物几何尺寸的测量实验表明,本文提出的直接利用畸变图像进行测量的方法优于传统的将畸变图像校正成线性图像测量的方法,具有更高的测量精度和稳定性。     

基于图像拼接的直线轴承长度测量方法

针对远心镜头因自身特性无法调节视场大小,难以适应直线轴承测量时一次性获取零件完整图像的问题,利用HALCON图像处理软件通过图像拼接方法进行直线轴承的长度测量。综合考虑特征点提取和边缘轮廓获取效果,采用背光与正向照明相结合的方案,建立了基于组合照明的直线轴承测量系统;在图像拼接中,提出了一种在图像近似重合区域内使用图像金字塔分层搜索的方法进行特征点检测与匹配,以提高图像拼接效率;最后通过Canny算子和最小二乘法拟合进行图像边缘定位,完成长度测量。实验结果表明：组合光源能更好地兼顾图像表面特征点与边缘轮廓提取效果;提出的拼接方法检测时间在0.2S左右,相比于传统方法检测时间减少了88%;基于图像拼接的视觉测量误差小于0.1mm,测量重复性上相比于传统方法更稳定,测量最大标准差为0.005。因此,保证了视觉系统的检测效率、精度以及稳定性,在工业自动化检测方面具有一定的理论依据和实用价值。     

激光光斑边缘提取算法应用研究

在以激光光斑为被测目标的光电测量系统中,对激光光斑边缘的提取是保证测量系统精度的首要前提.具体介绍了Sobel算子、Krisch算子、Robert算子、Canny算子及LOG算子的基本原理.对实际采集到的激光光斑图像首先进行中值滤波、二值化处理,用于滤除图像中的噪声.然后分别利用上述算子对预处理后的激光光斑进行边缘提取...     

基于数字图像处理的柔性水翼形变测量

针对振荡水翼式潮流能发电装置中柔性水翼的形变测量问题,设计了一套基于高速相机的非接触式测量系统,可在不影响水翼水动力学特性的前提下,连续采集水翼运动过程中的图像并计算水翼形变。建立了图像坐标系和水翼世界坐标系的坐标转换模型,给出了相关参数的标定方法和形变的计算公式。提出了一种基于Canny算子的水翼迎流面边缘检测方法,给出了边界的多项式拟合算式,从而可计算出水翼迎流面边缘上任一点的形变。设置了不同实验条件进行了验证,识别出的水翼总长度误差在2%以内,形变量符合实际规律。实验结果表明该方法能够有效测量水翼迎流面边缘上任一点的形变,且具有现场布置简单、不影响水动力学特性的优点。     

基于视觉技术的非接触测量精度优化研究

针对精密加工行业零件形位公差在线检测实时性不高并且无法同时检测多个零件的问题,采用机器视觉技术,改良了相机采集图像的图像预处理流程与测量方法,提出一种基于CNN的超分辨重建的非接触测量改良算法。相较于其他超分辨率重建算法该算法模型简单,精度较高,速度快,在资源受限的情况下可以兼顾测量精度和效率。为了验证所设计算法的可靠性,设计了一套机器视觉的非接触测量系统。实验结果表明,改良测量方法后测量精度较之前使用的测量方法至少可提高47.86%,平均提高49.67%;该超分辨率算法在分辨率一定的基础上,对原始采集图像的超分辨率重建提升图像分辨率后,测量精度较不使用超分辨率重建提高了60.38%,最后利用该算法实现对多个目标在线同步测量分析,并且精度不低于同分辨率下单一零件检测精度。     

基于测量的量子图像识别研究

目前,已有的量子相似度比较算法:1)逐个比较图像对应位置的像素值;2)将两幅图像分别用量子态表示,再将两幅图像进行连接(意味着将两个量子态连接成一个态),再进行相关的量子操作。所提出的比较算法,是在不连接图像的基础上,将图像用量子态表示,进行控制交换(c-Swap)操作,再进行量子测量,根据测量结果判断两幅图像的相似度。将所提的量子相似度比较算法应用到量子手势识别中,实验结果表明所提算法在识别问题上具有可行性。在经典领域中,手势识别的流程比较复杂。而在量子领域中,无需提取手势的颜色、纹理、特征等步骤,直接可以将手势进行二值化表示,再根据所提的图像相似度算法来实现手势识别。     

沥青混合料芯样图像自动检测系统的研制

目前公路行业对沥青混合料细观结构的研究缺少配套检测手段,为了解决这个问题,设计了一种对沥青混合料表面图像的标准采集方法,并实现了该系统。系统基于线阵CCD和竖立转台,通过上位机控制系统采集,并可以在此基础上,提取沥青混合料的图像特征。本文给出了系统的总体设计及工作原理,以及系统的软硬件实现。在测试实验中,实现了沥青混合料芯样图像的无失真自动采集。通过图像特征与空隙率的对比,验证了系统所测指标的物理意义,证明系统可以作为一种可靠地测试手段发挥作用。     

基于图像测距的汽车防撞系统关键技术研究

针对汽车防碰撞系统的问题,以图像测距技术为背景,对其中的关键技术进行了研究。首先,根据相对运动学原理,由图像测距实验平台在假定沿光轴方向移动采集图片,在此基础上运用改进的SIFT匹配算法对图像进行匹配获得匹配点,计算所得到的匹配点的世界坐标,从而获得距离值;其次,通过室内实验计算证明了所推导的测距原理的正确性;最后,将图像测距技术应用在汽车防碰撞系统中,实验结果证明,测距系统平均误差为8.507 7 mm,精度较高,验证了整个方案的可行性和有效性。     

基于机器视觉的内丝接头尺寸测量系统设计

针对实际工业检测中内丝接头的凹槽尺寸人工测量存在效率低,精度低测量不一致等问题,开发了一个基于机器视觉的内丝接头凹槽尺寸测量系统,首先利用形态学定位凹槽位置,然后用双边滤波结合Roberts算子精确寻找凹槽的边缘,最后用最小二乘法将边缘拟合为直线段,利用Halcon图像处理软件计算直线段之间的最小距离,通过C#联合Halcon库创建界面显示测量结果。实验测试结果表明,本系统测量精度为±0.01mm,测量系统的检测准确率为98.73%,漏检率为0,过检率为1.27%;在检测时间上,检测一个工件的平均时间为0.37s。该系统测量精度高、测量稳定、运行速度快,因此可以有效地取代工业检测中的人工测量。     

机器视觉在大型工件自动探伤检测中的应用

大型金属工件探伤一般用无损检测法，技术难度高、工程量大，往往难以获得精度的测量准确值。针对机器视觉产品将被摄取目标转换图像信号后，多数都还依赖于手工进行处理问题，文章提出了一种基于边缘撮的工业CT（断层）图像几何尺寸的自动测量方法。该方法采用Canny算子提取图像边缘信息，并在图像边缘上实现对大型工件CT图像的内部结构尺寸和缺陷尺寸的自动测量。该方法已成功地应用于工业CT图象处理软件中，实际应用表明，它具有较高的精确度和重复性。     

基于图像处理的激光束宽测量方法

传统的激光束宽测量方法多采用光学仪器和衍射、干涉等方法,在精度和速度上都存在特定约束,而鲜有采用图像处理的方法对激光束宽检测.通过激光束积分模型获得相应的激光束宽度获取方法,并采用Sobel边缘提取高斯滤波获激光束光强特征分布函数,再由Hough拟合圆积分区间计算出激光束宽在x轴和y轴上的像素宽度.测试结果表明,这种结合了机器视觉的图像处理算法对激光束宽测量的数据实用可靠,测量效果相比于传统测量方法具有直观性和便捷性.     

利用数码相机测量亮度分布的实验研究

本文介绍了一种利用数码相机结合计算机图像数据处理技术对亮度分布进行快速测量的方法。实验分析了两台不同的数码相机拍摄的四十多张图像，以及彩色亮度计测得的近两百个亮度数据，得到了数码相片的颜色值与实际亮度值之间关系的经验公式。文章给出了近似测量场景的亮度分布的方法，讨论了经验公式适用性和局限性，测量得到残差平均值为0．124cd／m^2，标准估计误差为3．24cd／m^2。上述测量技术将会有较好的实际意义和应用前景。     

改进Canny算子的小管径弯头漏磁缺陷图像量化方法

弯头作为管道的重要组成部件,受流体冲刷侵蚀等形成的缺陷对其安全运行构成威胁。漏磁检测是管道缺陷检测的有效技术,缺陷的精确量化具有重要意义。为了研究小管径弯头不同位置缺陷图像规律,并提高缺陷量化精度,提出一种改进Canny算子的小管径弯头漏磁缺陷图像量化方法。通过建立小管径弯头漏磁内检测仿真模型,分析了弯头不同位置处金属损失缺陷的图像规律。采用形态滤波和OTSU优化Canny算子,结合图像处理方法构建了缺陷图像量化模型,并对弯头不同位置缺陷深度量化做修正处理。实验结果表明,弯头不同位置缺陷在图像上呈现出明显的差异性,量化模型对缺陷长度和宽度的量化具有较高的精度,误差均小于2 mm。缺陷深度的量化误差较大,修正后深度量化的精度为86.34%,满足金属损失缺陷量化精度需求。该方法可实现缺陷漏磁图像量化处理,对管道漏磁缺陷量化具有一定意义。     

基于DSP的视频测速系统

针对现有测速系统成本高且测速方法不能直接用于球类速度测量的问题,设计了基于TMS320C6748的嵌入式测速系统,包含图像的采集、数据处理和数字显示等电路部分。视频传感器记录球场内球体的运动,经过视频解码芯片把模拟输入转换为数字图像输出并传入DSP,对目标球体的圆心和半径检测后经过计算,最后小球的速度通过数码管输出。此系统具有成本低、安装简单、适应场合广泛等特点。实验结果表明,此系统可在有限的精度范围内获知球类的实际运动速度,测速误差控制在8.3%以内。     

棒形复合绝缘子爬电距离图像测量方法研究

棒形复合绝缘子的爬电距离是其质量管控中的重要关注点。 针对现有测量方法依赖人工,效率较低且误差大,提出了 一种基于机器视觉的复合棒形绝缘子爬电距离测量方法。 首先,设计了棒形复合绝缘子图像采集平台,获得了其轴向连续图 像。 采用 SIFT 算法对获取到的连续图像进行拼接,通过 Canny 边缘检测算法构建识别模型,实现了棒形悬式复合绝缘子的爬 电距离的自动测量。 试验表明,图像测量方法的重复测量标准差约为传统方法的 5% ~ 12%,且其测量效率较传统方法提高 6 倍以上,实现了棒形复合绝缘子爬电距离准确高效的测量。     

广角镜头畸变测量及校正方法研究

为了提高广角气溶胶探测仪的成像质量,提出了根据实验测量的拟合数据对图像进行畸变校正的方法。使用平行光管配合精密转台对探测仪光学系统的畸变量进行了实验测量,对畸变测量数据进行了多项式拟合,得到了光学系统在整个视场内的畸变量分布。实验结果表明,通过坐标变换与灰度校正,可以使探测仪采集图像的最大畸变量由10个像元偏移量(0.14 mm)减小到2个像元偏移量(0.028 mm)。采用基于实验测量畸变对所采集图像进行校正的方法,可以有针对性的对系统畸变进行校正,提高成像质量。     

基于主动编码光源的单摄像机立体测量方法

基于一台摄像机、一台投影仪构成光学测量系统,提出一种非特定位姿下的主动编码光源非接触立体测量方法。利用一张混合标定板分别标定测量系统中的摄像机与投影仪,建立二维图像坐标与三维空间坐标之间的映射关系,再主动投影横、纵两组格雷码及其多分频测量条纹形成投影特征点,进而通过反演映射出目标特征的三维空间坐标。本方法避免了单目立体视觉测量中对于测量系统位姿的制约,去除了外部传感测量设备的使用;同时,主动光投影技术也解决了双目立体视觉测量中特征点匹配困难的问题。实验表明,在测量距离1.2~1.6 m范围,测量精度可以达到1.5 mm,能够实现单目摄像机主动编码光的立体测量。     

特征一致红外弱小目标匹配与定位研究

应用基于双目立体视觉原理的自动目标定位系统,研究特征一致的红外弱小目标且目标数量不唯一的情况下的,目标匹配与定位。提出了基于时间序列分割-极线约束的匹配算法。时间序列分割,形成若干帧段,对每个帧段目标单独处理,缩小匹配范围。同个帧段内,利用极线约束条件,即从目标空间分布角度匹配。初步解决系统无法在毫秒量级同步,以及同一帧图像出现多个目标造成的难点。对现场实际采集图像序列的15个目标进行时间序列分割匹配,对外场模拟实验同帧5个目标进行基于极线约束匹配。实验结果证明,算法提高了多个红外弱小目标匹配的准确率。     

基于改进 SIFCM 和区域生长的三维 CT 图像缺陷体积测量

针对工件三维CT图像中孔洞和空腔缺陷体积测量问题,本文提出了一种基于改进型空间直觉模糊C均值聚类(NL-SIFCM)和三维区域生长的内部缺陷体积自动测量算法。首先对采集得到三维CT图像进行预处理;随后使用NL-SIFCM在三维CT图像上分割得到二值化缺陷图像组,同时针对三维CT图像切片间具有空间相似性改进得到快速算法;最后对二值化图像组进行三维区域生长得到缺陷体素数和空间结构,并将缺陷空间结构显示于三维可视化软件中辅助检测人员分析缺陷。实验结果表明,对用于模拟缺陷的标准球体积测量值相对误差在1.0%以内,具有较高测量精度;并通过实际工件检测验证了该算法适用性可有效满足CT检测需求。     

基于改进Zernike矩的轴类零件尺寸测量方法

轴类零件尺寸视觉测量当前多采用像素级边缘检测算法,难以适应工业自动化高精度测量需求。为提高轴类零件轴径尺寸测量精度,本文提出一种基于改进Zernike矩的轴类零件尺寸测量方法。首先利用Canny边缘检测算法对轴图像进行粗定位,获取像素级边缘。其次,根据图像目标与背景间灰度差异,提出基于多阈值Otsu的Zernike矩最佳判定阈值获取方法,获取亚像素级边缘。最后,提出基于边缘点搜索的改进最小二乘法拟合轴图像边缘直线,获取轴径尺寸测量值。实验结果表明,以自行车后轴轴径尺寸测量为例,本文算法相比传统Zernike矩方法稳定性更高,与人工测量值相对误差在0.011%以内,测量精度满足工业零件尺寸测量中自行车轴直径6级公差精度要求。