基于稀疏特征的小视场高速检测算法应用研究

针对高速流水线上小视场目标检测中特征不易挖掘、毫秒级周期快速响应等问题,以香烟滤棒爆珠流水线检测为例,提出了一种基于稀疏特征的小视场高速检测算法。首先通过调整光源,设计出具有强鲁棒性的光斑特征;其次采用稀疏表示和字典学习获得光斑的投影直方图特征。为了克服非结构化背景的干扰,还结合了马尔可夫-贝叶斯推理从而减少了光斑误检率,最终实现了低对比度情况下爆珠的高速精准识别。基于稀疏特征的小视场高速检测算法分别在仿真和实验平台上进行了验证测试,结论表明提取的光斑特征可以克服爆珠颜色、尺寸和环境低对比度等干扰,保持特征的稳定性。融合的马尔可夫-贝叶斯的稀疏表示算法可以提高光斑的识别精度。该方法可以实现3 000次/min检测,检测精度可达到99.5%。     

二维旋转平台下的相机参数标定

针对可旋转相机的参数标定问题,提出了一种基于二维旋转平台的相机成像模型。首先,通过一对坐标系的变换与逆变换,将相机的旋转平移变换关系转换为二维旋转平台纯旋转关系;然后,借助旋转平台读数以及相机到旋转平台的固定变换关系,实现相机内参的精确标定以及任意位置间相机外参的相互转换;最后,利用标定出的相机与旋转平台间变换矩阵实现不同位置相机参数的转换。相比于传统固定相机的标定方法,本文提出的方法标定获得的相机内参具有更好的收敛性,而且能够标定出相机到旋转平台的变换矩阵,从而实现相机坐标系变换参数的精确计算。实验结果表明,在标定模板图像数量相同时,与常用的张氏标定法相比,本文提出的方法标定获得的相机内参具有更快的收敛速度。棋盘格角点重投影坐标与实际拍摄图像中棋盘格角点坐标相对比,平均误差约为0.12pixel,表明该方法具有较高精度。     

全帧CCD相机时间延迟积分模式下的图像缺损

长焦距面阵CCD相机以TDI模式进行动态横向多幅扫描成像时,行转移频率高或者曝光时间长会使图像输出有明显缺损,从而影响图像的判读。为解决这一问题,分析了全帧CCD相机TDI模式的工作原理,分析认为快门曝光过程中CCD存在的无效TDI转移是导致输出图像出现缺损的主要原因。通过实验验证了分析结果,并提出保证CCD曝光过程中TDI转移与机械快门曝光精确同步的方法来消除无效TDI转移。据此设计了光电同步定位法进行曝光控制,并研制了相应的快门光电同步装置。成像实验结果显示,该方法可将图像缺陷区域控制在15列像元内,解决了面阵CCD在TDI模式下输出图像的缺损问题,提高了图像判读精度。     

爆珠滤棒成型设备无损上料技术的研究与应用

国内爆珠香烟生产设备的爆珠上料环节主要停留在人工上料和部分不稳定的高压风送等阶段,时常产生断料、堵料、爆珠损坏或发软等情况。文中对爆珠滤棒成型设备无损上料技术进行开发研究,实现爆珠定量稳定的无损自动上料,且兼容各种爆珠滤嘴棒成型设备,从而降低生产成本,减少爆珠滤棒的质量隐患和设备停机率。     

基于CoaXPress的图像采集系统设计

针对目前高帧频相机输出图像数据量大的特点,为实现高速图像数据的稳定采集与传输,设计了一种高吞吐率、高稳定性、高抗干扰能力的CoaXPress协议图像采集系统。该系统以FPGA作为核心处理及控制单元,采用GTH收发器实现高速图像数据接收,设计了单链路逻辑、流复用与解码以及相机控制等模块,实现了符合CoaXPress协议的数据传输、相机控制以及高速图像流解码,系统开放了透明的数据接口以进行二次开发。板级测试表明,采集系统实现了吞吐率高达2.09GB/S的稳定高速图像采集且误码率小于10-10,通过串口指令对相机实时控制,可满足高精度视觉测量应用需求,具有广泛的应用价值。     

基于智能相机的箱缺条在线检测系统研究

针对烟草企业对封箱机缺条精确检测的需要,综合目前香烟装箱缺条检测系统主要检测方式的缺陷与不足,提出了基于智能相机的在线检测系统设计的关键技术.系统以工业智能相机为核心,设计并实现了封箱机精密在线视觉检测的软、硬件平台.利用智能相机对视频图像进行采集并结合相应的智能图像处理与模式识别算法,使系统实现精确的缺条在线检测,而且能准确的判断缺陷类型.实际系统证明,基于智能相机的视觉在线系统的扩展和适用性强,应用前景广泛.     

CMOS图像传感器中卷帘式快门特性及其应用技术研究

为了研究CMOS图像传感器卷帘式快门的具体应用,结合具体的CMOS图像传感器进行研究。首先,本文介绍了卷帘式快门的特点和工作原理,对具有卷帘式快门的CMOS图像传感器成像特性进行了分析,并对采用卷帘式快门工作方式的CMOS图像传感器进行了成像实验研究。其次,本文还对一种利用卷帘式快门相机拍摄的单精度视图来计算高速物体在三维空间中的位移和速度的新方法进行了探讨,最后,提出了建立一个运动目标的透视投影模型,讨论了估计目标位姿和速度的方法。实验结果表明,具有卷帘式快门的CMOS图像传感器对运动物体成像时会产生一定程度的畸变,畸变的程度与积分时间等传感器参数的设置有关。经过实验可以在误差最小化的情况下得到运动物体的位姿和速度参数,经过计算误差在2.5%以内。对实验结果的分析已经证明了其可行性。这种计算方法能够使得低价格,低耗能的CMOS相机转化为一种新的速度传感器。     

CMOS图像传感器中卷帘式快门特性及其应用

结合CMOS图像传感器研究了CMOS图像传感器卷帘式快门的具体应用.介绍了卷帘式快门的特点和工作原理,分析了具有卷帘式快门的CMOS图像传感器的成像特性,并对其进行了成像实验.探讨了一种利用卷帘式快门相机拍摄的单精度视图来计算高速物体在三维空间中的位姿和速度的新方法.最后,提出了一个运动目标的透视投影模型,讨论了估计目标位姿和速度的方法.实验结果表明:具有卷帘式快门的CMOS图像传感器对运动物体成像时会产生一定程度的畸变,畸变的程度与积分时间等传感器参数的设置有关.在误差最小化的情况下得到了运动物体的位姿和速度参数,计算误差在2.5%以内,测量精度为0.01 rad/s.对实验结果的分析证明了方法的可行性.这种计算方法能够使得低价格、低耗能的CMOS相机转化为一种新的速度传感器.     

基于C Sharp和PLC的联轴节贴合率自动检测系统设计

以C Sharp计算机编程语言、三菱FX3U-16M PLC为核心设计了某车型联轴节贴合率自动检测系统,实现了贴合率检测的自动化和人机界面友好化。该系统通过PLC获取各传感器信息,控制指示灯显示系统工作状态,并发射高速脉冲驱动步进电机和伺服电机,以实现设备的精确运转;采用C Sharp编写用户操作界面,与PLC进行交互通讯,控制CCD线阵相机获取联轴节内孔图像,对获取的图像进行处理、计算,输出和查看检测结果及图像。     

航空摄影镜间快门机构的设计

本文设计了一种应用于测绘型数字航空摄影相机的新型镜间快门,该快门具有结构紧凑、布局合理及可靠性高等特点,快门采用双叶片结构形式实现了五叶片快门同样高的快门效率。快门通过小型化设计,实现同轴轮系按不同传动比驱动双叶片旋转实现控制曝光的目的。控制电机转速连续调节叶片转速,可获得合适曝光量。对快门进行了模拟和实验分析,实验结果表明,快门的曝光时间范围达到1/100s~1/1000s,效率达到85%,快门对光学畸变影响小,具有曝光时间范围广、快门效率高和刚度较大等优点,同时刚度和强度满足相机的使用要求。     

滤棒爆珠回收装置的研制及应用

烟用爆珠作为卷烟香气补偿的一种技术,在新型卷烟产品中的应用越来越广泛。由于爆珠滤棒成型工艺复杂,在爆珠滤棒制备过程中产生了大量不合格滤棒。由于爆珠价值高,如何回收再利用不合格爆珠滤棒中的爆珠成为烟草行业降本增效的重要途经之一。本文通过研究爆珠滤棒成型及滤棒爆珠脱落特点,研制利用机械机构方式实现不合格滤棒爆珠回收设备,实现滤棒爆珠的有效回收,进而降低爆珠卷烟的生产成本。     

电子快门电路设计中的几个问题

由于电子技术的发展,照相机已经进入了采用电子元件实现自动控制的阶段。电子快门相机就是曝光自动控制照相机中的一种。实践证明,在现在生产的机械快门相机上,进行适当的改动,增加电子控制部分,成为电子快门相机是完全可能的。本文想就一般的外测式电子快门电路设计中的几个问题进行一下探讨。一、根据曝光原理向电子快门相机提出的要求一般说来,决定曝光的主要因素有下列四项:景物的亮度B、胶片的感光度S、相机上给出的光圈F和快门速度T。为了能准确地表     

单帘正交组合式焦平面快门的设计与性能测试

针对焦面空间尺寸小,两个CCD成像面由于棱镜拼接而成正交垂直分布的航空相机设计了一种焦面帘幕式快门.该快门采用齿形带作为快门帘幕,齿形带上开合适宽度的长条形孔作为曝光帘缝,通过改变帘缝运动速度调整曝光时间.采用两个快门帘幕正交布置、同步驱动的方法实现了两片面阵CCD同时曝光.通过编码器反馈,控制快门驱动电机转速,使CC...     

卷帘快门sCMOS相机对空间碎片观测的影响研究

同每个像素曝光开始及结束时间相同的传统科学级CCD相机相比,近年来出现的卷帘快门(rolling shutter)sCMOS相机工作时每个像素的曝光开始及结束时间不同,曝光时间相同,因此需要评估sCMOS相机像素之间曝光开始及结束时间不同对空间碎片测量精度的影响。首先测试了卷帘快门sCMOS相机的工作时序和最大延迟时间,并得出曝光不同步的改正公式,再以激光卫星为目标,测试了两种典型观测模式下空间碎片的天文定位精度,并对应用曝光不同步改正前后结果进行对比。测试结果表明sCMOS相机卷帘快门的工作时序与理论一致,边缘曝光延迟最大10ms;实测表明恒星位置内符合精度优于2arcsec,目标天文定位精度优于3arcsec。sCMOS相机能够用于空间碎片观测,能够实现较高的位置测量精度。     

基于单目视觉的自主牵引机器人研究

采用单目相机设计了一种在空间内能够跟踪靶标的自主移动机器人系统,它主要包括单目视觉系统、移动机器人平台、无线模块、上位机及控制软件。上位机控制软件首先对通过无线图像采集模块获得图像进行图像处理与特征提取,获得靶标的在图像坐标系下的当前位置信息,然后与靶标的目标位置进行比对,获得机器人的运动控制量,进而控制机器人始终跟踪靶标,从而实现了基于图像的机器人在空间位置控制过程。     

接触线双目视觉测量系统标定及立体校正方法研究

由于单个相机的镜头焦距和像面中心位置均存在偏差,且镜头成像存在畸变,而双目测量系统的两个相机的相对位置参数也不可避免存在误差,这将直接影响双目测量结果的可靠性与精度。因此,必须对每个相机的参数及两相机的位置关系进行精确标定。利用张正友的平面模板两步法对相机的内参数矩阵、外参数矩阵、镜头畸变参数和两相机的相对位置关系进行标定;然后,基于所得到的标定结果,应用bouguet立体校正方法对两相机拍摄的一对图像进行校正。实验结果表明,两相机的平均重投影误差均小于0.2个像素,达到了比较理想的标定精度。而且,通过bouguet立体校正,可使得非共面、非行对齐的一对图像实现共面和行对齐,充分证明了标定结果的准确性与可靠性。对接触线及类似目标的双目测量系统设计开发与标定提供了重要参考与理论依据。     

动载体光电平台视轴稳定精度的检测

提出一种动载体光电平台视轴稳定精度的检测方法.介绍了光学测量原理,讨论了光电平台视轴稳定精度检测系统的实施路线,并对该系统使用的自准直光学成像系统、高速数字CMOS相机和光斑检测算法进行了研究.由安装在光电平台照准架上的平面反射镜反映光电平台视轴指向角度的变化,用高速数字CMOS相机采集图像,并通过计算图像之间归一化的...     

仪器视觉技术的烟箱外观质量无损检测装置

为解决一套烟箱外观检测设备无法同时检测多种品牌香烟的问题,基于机器视觉原理设计了一种新的烟箱外观检测装置。该装置由工业相机、条形码扫描器、光源、控制装置系统、PLC及光电传感器等组成。该装置安装在烟箱进入成品仓前,通过条形码扫描器读取产品牌号,通过对相机拍到的照片进行图像处理、模板定位匹配、模板精确匹配等运算,识别成品烟的工程码和其特定的牌号图形特征及其外观质量缺陷。控制装置系统将结果传送到PLC处,PLC控制设备实现在线剔除缺陷烟箱及显示报警信息等功能。该装置实现烟箱外观包装质量无损检测,保证了产品质量。     

CCD相机实时自动调光系统

为了实时调整高帧频CCD相机,获得高质量图像,提出了一种基于分档电子快门控制和增益控制相结合的复合控制方法,实现了快速、高精度调光.其算法主要由三部分构成:二次均值灰度权值的累加, 基于分段二次函数的自动快门控制和基于数据分析的自动增益控制.采用共享的乒乓缓存策略来保证算法在自行设计的硬件平台得到有效验证并连续显示.实验结果表明,该算法具有良好的图像质量,捕获的视频图像在各种条件下,均具有快速的收敛性和适应性.     

一种多旋翼无人机及相机位姿控制平台设计

针对多旋翼无人机系统在航拍中的应用,设计了一种控制相机位姿的地面平台系统。系统的控制原理是基于航点文件,通过控制无人机经度、纬度、高度、偏航和相机俯仰、横滚,实现了对航拍时相机的6个自由度的控制。开发地面平台系统包含位姿控制软件和地面站平台。位姿控制平台加载航点文件并通过地面站平台将航点指令发送给飞行控制器,然后通过飞行控制器引导无人机飞行和相机角度的变化,解决了航拍中相机位姿自动控制和拍摄任务监控的问题。