基于组合编码的条纹结构光主动立体视觉匹配

立体视觉中如何提高图像匹配的密度以及精度,已成为研究中的热点和难点;提出Gray码条纹和正弦位移条纹投射相结合组合编码方案,结合中心线解码完成图像匹配,可消除Gray码解码误差,以及基于绝对相位匹配中的相位展开误差;位移步长不受条纹周期的限制,显著提高了采样点的匹配密度;采用双向正交投射实现视场全局唯一性编码,作为匹配特征完成同名采样点的一一对应;应用该编解码方案建立主动视觉测量系统,完成了标准平板和圆柱的形状检测与误差评定,以及复杂形状物体的三维重构;结果表明了算法的有效性。     

结构光测量系统的投影仪标定方法研究

传统单目视觉结构光测量系统通过解相位间接计算被测物的高度信息,系统约束性过强、不易操作、且标定精度较低.将双目立体视觉原理引入单目结构光视觉测量系统,根据投影仪图像坐标和摄像机图像坐标的对应关系,将投影仪当作一个逆向的相机,建立了投影仪模型,使用成熟的相机标定算法对投影仪进行标定.再配合四步相移法和基于多频外差原理的时域相位展开法,实现条纹图像的快速精确解相位.相对于传统的单目视觉结构光测量系统,本方法具有单目视觉系统操作简单、鲁棒性强的特点,同时也可以达到双目视觉测量的精度.实验结果表明,这种方法的投影仪标定精度达到了实际应用的要求.     

一种基于靶标识别定位算法的视觉测量技术

视觉测量在飞行试验高精度测试中发挥着重要作用。针对常规视觉测量中多标志点识别定位存在误识别、定位精度低等问题,设计了一种新的环形编码对角标志,并提出了一种基于环形编码对角标志识别定位算法的视觉测量技术。重点介绍了基于EDCircles圆检测算法的标志点识别、基于Harries角点检测算法的亚像素级定位和基于坐标变换的编码信息解码等技术的实现。经过实验验证,研究成果编码标志点识别定位算法识别准确、鲁棒性强、定位精度高,在大投影角度下仍能达到92%的识别率,可以满足飞行试验动态视觉测量任务相关需求。     

基于结构光和极线约束的三维重建

结构光可以简单、快速并且精确地对被测物体进行三维信息提取,从而得到三维数据点云.而在结构光三维信息获取系统中,条纹的准确检测是影响系统精度的关键因素之一.为了改善这一问题,先利用格雷码对图像条纹进行粗定位,再结合相位码准确地对图像务纹进行细定位并利用极线约束把图像匹配过程中的二维搜索降为一维搜索.结构光条纹和极线的交点就是图像的匹配点,对匹配点空间前方交会即可得到物体的三维点云.反复试验表明,该方法能取得较好的效果.     

基于格雷码和多步相移法的双目立体视觉三维测量技术研究

传统的被动式双目立体视觉三维测量技术,具有操作简单,使用灵活方便,相机标定技术成熟的优点,但是对于特征点稀疏图像,寻找匹配点困难,匹配精度低。编码结构光测量方式通过向待测物体投射特定的编码图案,获取编码图像进行解码求解物体的三维信息,具有着测量精度高,速度快的优点,但是存在着投影仪标定精度低,实现难度大的缺点。提出了将双目立体视觉和编码结构光相结合的三维测量方法,在完成双目校正的基础上,向待测物体投射格雷码图案和多步相移图案,给予被测物体容易识别和可控制的特征信息,最后求取物体的三维信息。而且通过实验论证了投射多步相移图案比起4步相移图案,测量精度更高,能够更好的体现物体细节。     

基于机器视觉的SMT焊膏印刷缺陷自动三维检测

在电子产品印刷电路板表面贴片安装生产中,传统的激光三角法进行焊青印刷质量三维缺陷检测存在速度慢和精度低的不足,基于光栅投影相位测量轮廓术的机器视觉三维测量方法可以提高速度和精度,结合数字光处理投影仪产生正弦投影光橱,并通过机器视觉采集的二维图像改进性能、提高速度,较好解决了相位展开、阴影区域测量等难点.仿真实验结果表明,该方案速度快、精度高且具有很好的可靠性.     

基于光电多码道技术的嵌入式扭矩测量系统

利用光电转换和传递型扭矩测量原理,设计了一种基于光电多码道技术的嵌入式扭矩测量系统,该系统采用多圈分相位式光孔码盘来增加测量点的数量,提高了扭矩测量精度,同时,该嵌入式结构使硬件电路和软件程序更加简单和智能化,实现了对扭矩的实时测量,并传输到上位机进行显示、存储及数据处理。实验结果证明：本系统成本较低,精度较高,可靠性较好。     

基于机器视觉的FPC嵌入式检测系统

针对FPC(柔性印刷电路板)缺陷的特点,设计了基于机器视觉的嵌入式检测系统;该系统以线阵CCD为视觉传感器,DSP为处理器核心,完成图像的采集和存储;基于局部自动阈值分割后的二值化图像,采用多尺度的数学形态学抑制噪声,突显边缘细节;结合线宽评价和局部生长的图像匹配算法,准确实现产品缺陷定位识别功能;实验结果表明:系统能准确识别检测产品中存在的各种缺陷,图像检测速度达到了每秒20帧,具有良好的实用性.     

相位一致性的理解及两种新的相位一致性模型*

首先研究了1D方波信号边缘处的相位分布特点,发现不同频率分量在边缘处的相位不一定收敛于同一个角度值,而是会随着占空比的变化而变化。因此,基于局部能量的相位一致性模型实际上是不同频率分量利用幅度加权后的平均结果。由于在多数自然图像中,图像频率分量的幅度会随着频率的增加而呈反比下降,基于局部能量的相位一致性模型主要由低频分量决定,这样在一定程度上降低了对边缘空间定位的精度。为了提高边缘检测的空间分辨力,提出了两种新的相位一致性模型。利用二维Log Gabor 滤波器提取图像的局部相位信息,分析了利用这三种相位一致性模型进行边缘检测的结果。实验表明,利用两种新的相位一致性模型可以检测到更加细致的图像边缘信息,具有更高的边缘空间定位能力。     

基于伪随机阵列和正弦光栅的结构光标定

针对投影仪-摄像机结构光系统标定精度低的问题,提出一种基于伪随机阵列与正弦光栅结合的标定算法。该方法直接对标定板角点进行编码,根据角点在不同坐标系下的点对关系求解系统参数,提高了传统的编码精度和结构光系统标定精度。在正弦光栅条纹中心处投射伪随机阵列,根据伪随机阵列窗口的唯一性和相移法可求出正弦光栅的真实相位;分别在水平和竖直方向投射正弦光栅,根据不同方向的真实相位值形成对标定板角点的唯一编码;根据编码值获得标定板角点在投影仪像平面、摄像机像平面和世界坐标系下对应点集,根据相机标定算法可得到投影仪、相机的内外参数。该方法直接对标定板角点高精度编码,求解世界坐标点和像素坐标点的对应关系,仅需要普通棋盘格标定板可实现高精度标定。实验结果表明最大反投影残差为0.7像素,棋盘格角点重建均方差为0.08 mm。     

SMT封装电路板三维在线检测技术

为了检测回流焊接之后SMT( Surface Mount Technology)封装电路板是否存在缺陷,设计并搭建了基于线结构光传感器的SMT封装电路板三维在线检测系统,通过线结构光扫描测量,获取SMT封装电路板表面三维数据。采用双传感器测量技术,有效减少数据丢失;研究了双传感器统一标定技术,可同时实现两个传感器的参数标定和坐标系统一。提出了自适应光条中心提取算法,对反射或散射影响而形成的光条图像噪声具有很好的抑制效果,能够提取准确的光条中心。实验表明系统测量精度可达到0.02 mm。系统测量得到的三维数据,可以为在线检测SMT封装电路板缺陷提供可靠的三维信息。     

相位信息在电绝缘系统参数测量中的应用

介绍了相位一致性的理论基础及推导过程,引入相位一致性的近似模型:局部能量模型,将基于相位信息的边缘检测方法运用到电绝缘系统的边缘检测环节中,并最终输出测量结果.分析测量数据可知,利用相位一致性算法进行边缘检测,其边缘线条更加光滑细腻且封闭性良好,参数测量精度更高,能够比较方便地解决电缆绝缘层参数的测量问题.     

DW设备电气焊点的定位与识别技术研究

DW设备中电气焊点的形状很多,为了实现其焊接过程的自动化,必须能准确地定位和识别这些焊点。出于对实际情况的考虑,本文提出了一种基于图像处理的自动定位和识别方法。首先,采用自适应阈值分割技术实现对图像特征区域的增强;其次,采用Canny边缘检测算子精确定位特征区域边缘;再次,在特征区域边缘内执行膨胀算法获得闭合完整的特征区域;最后,利用模板匹配技术实现焊点特征的定位和识别。实验结果表明,本文提出的方法有效地解决了DW设备中焊点的定位和识别问题。     

基于数字投影的嵌入式三维传感系统

对传统的三维测量系统体积过大,操作复杂的缺点,提出了使用低功耗高速数字信号处理器(DSP)的嵌入式三维视觉测量系统.该系统采用了基于相位测量轮廓术原理,使用数字投影法实现结构光照明,利用定点DSP处理器和FPGA硬件电路以及多线程软件技术实现了条纹结构光编码、编码图像采集和条纹分析的流水线处理过程.通过测量实验表明,该系统可以实现快速、准确地三维轮廓测量.     

纸张平整度视觉精密测量系统

针对纸张平整度测量,研究和提出了基于四步相移法的面结构光三维测量方法.首先,DLP投射正弦条纹图像到待测纸张表面,光栅条纹以1/4周期为步长平移扫描.然后由相机采集经待测纸张表面形貌调制后的结构光分布信息,并利用四步相移法获取结构光图像的相位主值.最后采用多频外差原理实现解调,获得绝对图像相位的解调信息,经相位与高度之间的映射关系得到纸张高度信息并重建出纸张表面形貌.采用纸张表面点云高度坐标的极差和标准偏差对其平整度进行定量评价.实验结果表明,测量精度达到0.1mm,测量时间小于2秒,其稳定性和测量精度能够满足纸张平整度的测量要求.     

有指向性的视觉注意计算机模型

注意把有限的处理资源优先分配给那些需要精细加工的信息,能提高视觉信息加工中的检测能力和响应速度.基于生物视觉系统的生理结构特点,建立了模拟生物视觉注意系统的有指向性的视觉注意计算机模型.模型首先模拟生物视网膜的成像机制,将视场图像转化为视网膜图像;然后将最大梯度边缘检测和c-均值聚类等方法相结合,对视网膜图像中的目标进行编码,分别提取每个目标的颜色、中心以及边缘点集合等基本信息;最后用知识库中指向性目标的特征来指导注意焦点的转移.实验结果表明,利用此模型能较好地实现注意焦点的转移.     

Gray编码对族群进化算法性能的改进

族群进化算法（EGEA）利用族群机制进行群体结构调控。在基于二进制编码的群体中,个体间编码的差异性被作为族群聚类的标准。由于自然二进制编码所存在的Hamming悬崖问题易影响族群聚类的准确性,从而降低EGEA的搜索效率,因此提出利用Gray编码连续个体间编码只有一位不同的特点来改进族群聚类的精度。针对典型多维函数的仿真实验表明,基于Gray编码的族群聚类过程可显著提高EGEA的收敛速度和解的精度。     

基于紧支集双正交小波的芯片焊点定位技术研究

芯片封装是保护芯片和增强芯片电热性能的重要工艺,在芯片粘贴在引线框架的贴片基板上后,用金属引线将芯片焊点与引线框架的管脚连接起来实现芯片功能。为了提高芯片引线键合的精度,确保键合机的焊头能够实现准确定位,采用基于紧支集双正交小波的多分辨率分析方法实现芯片和贴片基板边缘的快速检测和特征匹配,实现芯片和引线框架焊点的快速定位。这种方法能够实现芯片图像边缘特征的准确提取、识别和特征匹配。采用紧支集双正交小波进行芯片焊点和引线框架定位时,简化了算法的复杂度,提高了芯片引线框架焊点位置的检测效率和定位精度。     

基于双焦单目立体视觉的多层次特征检测算法

特征检测是立体视觉技术的重要组成部分;与传统的Canny或Harris等边缘与角点检测相分离的算法不同,采用相位一致性特征检测算法可以同时检测出边缘和角点;相位一致性特征检测在频域进行,与特征点形状及图像的对比度无关,定位效果好,所得角点是边缘点的子集;在特征检测过程中,利用四叉树将图像分割为与图像特征分布相关的多个区域,在各个区域内分别进行处理;同时,通过控制四叉树的分解级数及特征检测的阈值实现了图像的多层次特征检测,实现结果表明,与传统的特征检测算法相比,该算法效果更为理想,且能更好地适用于单目立体视觉系统。     

基于在线测试的通用化导弹装备电路板检测系统设计

针对传统的导弹装备电路板检测系统只能检测某一型号单一设备,检测时间长,检测精度低,造成维修资源浪费,提出了设计一套通用化检测系统的重要性;系统采用在线功能测试技术为主,辅以在线状态测试技术和智能VI曲线扫描测试技术的综合在线测试技术解决方案,能快速实现电路板故障检测和定位;实验表明该系统不但故障检测速度快、故障检测率高,而且能完成对不同型号导弹装备各种类型电路板的故障检测与定位,可靠性高且通用性好.