用于自由曲面视觉测量的立体精匹配方法

根据立体视觉原理,针对自由曲面视觉测量的实际情况,文中将多种方法融合为一体用于立体匹配,提出一种亚像素级的立体精匹配方法。首先利用投影光栅,在曲面上形成变形条纹,采用小波变换检测出像素级的离散边缘点;在此基础上,提出搜索式无监督聚类拟合匹配算法,将边缘点按实际边缘情况分为不同组别,并用三次B样条将离散的边缘点拟合成连续曲线;根据对极约束特性,实现亚像素级的立体精匹配,解决了交向摆放姿态的双目立体视觉系统的匹配问题。     

MEMS中一种改进的移动最小二乘曲面拟合亚像素位移测量算法

曲面拟合法求解亚像素位移是数字图像相关测量MEMS亚像素位移的主要方法之一,现在研究热点之一的移动最小二乘曲面拟合法有时可能会产生病态甚至奇异,影响位移的测量精度和稳定性。文章提出了一种改进的移动最小二乘曲面拟合算法。实验表明:与传统的拟合法相比,该拟合曲面更光滑、亚像素精度更高、稳定性更好、抗噪能力更强,能够有效应用到MEMS的位移测量中。     

一种新的亚像素边缘检测算法

总结了目前基于sigmoid函数的亚像素边缘检测算法,针对其计算过程较为复杂的缺陷,本文提出了一种新的亚像素边缘检方法-基于反正切函数拟合的亚像素边缘检测方法。该算法首先通过Canny算子进行图像整像素边缘的初步定位,并采用反正切函数作为拟合边缘模型,利用边缘像素附近的灰度值拟合边缘模型来获得亚像素的边缘定位。实验结果表明,在不影响精度的前提下,基于反正切函数拟合的亚像素边缘检测算法的运行时间要明显快于sigmoid函数的亚像素边缘检测算法的运算时间。因此,反正切函数拟合的亚像素边缘检测算法基本地满足了图像测量的稳定可靠、高精度、强实时性要求,并对图像噪声有较强的抗干扰能力。     

非圆孔径离散采样点正交多项式波前拟合

Zernike多项式拟合是一种在光学领域中广泛应用的分析技术.由于现代光学工程中采集数据的离散性和非圆孔径系统的大量使用,Zernike多项式拟合不能完全满足分析需要.提出了一种基于Zernike多项式的非圆孔径离散采样点的正交多项式.通过矩阵的QR分解方法得到在离散采样点上的正交多项式基底.分别使用Zernike多项式和正交多项式对150 mm90 mm的矩形光栅反射波前进行拟合,结果表明两种方法残差波前的PV和RMS值分别相差0.013波长和小于0.001波长.对比不同项数拟合的正交多项式和Zernike多项式系数表明,正交多项式系数之间彼此独立,并由正交多项式系数计算得到了对应的Seidel像差.正交多项式各项系数可以逐项求解,该方法可以显著提高求解速度.     

一种Zernike矩的高精度板材尺寸测量方法

目前技术条件下,对于大视场的高精度边缘测量而言,工业级面阵CCD传感器的分辨率难以满足要求.文章针对钢板尺寸测量系统,首先介绍了测量环境和工作原理.继而在Zernike矩以及Zernike矩亚像素精度边缘检测原理的基础上,提出了适用于钢板尺寸测量的亚像素精度边缘检测算法.该算法不仅具较好的抗噪性能和检测精度,而且在传统界定边缘点的阈值处理方法上进行了改进,使边缘受限于单个像素的宽度范围内,能够实现亚像素精度的定位.系统实际运行表明,该方法能够有效提高测量精度,具有良好的效果和实用价值.     

一种基于Hough变换新的亚像素定位算法

为了提高数字摄影测量的精度,提出了一种基于Hough变换的亚像素定位算法,针对直线边缘检测和圆边缘检测,分刺采用二次Hough变换法和三等分Hough变换法,通过使用二次Hough变换的方法,克服了直线边缘计算精度低和速度慢的问题,通过使用三等分Hough变换法,克服了传统Hough变换法圆边缘检测性能受参数离散间隔制约及精度低的问题.仿真和实验表明新算法的亚像素定位精度能达到O.02像素,有效地提高了数字摄影测量的精度.     

边缘恢复的大尺寸平面零件测量方法

针对平面零件在背光源照射下成像存在伪边缘而造成测量精度下降的问题,提出了一种从被测物伪边缘中恢复准确边缘的测量方法。首先,采用Canny算子提取平面零件的像素边缘,在此基础上利用高斯曲面拟合算法实现亚像素边缘定位,得到伪边缘;然后,提出一种基于方向角差值的边缘点判别法从伪边缘中区分上下边缘点并提出欧氏距离平均值法获得被测物上边缘;最后,利用相似三角形法将上边缘转换到测量平面,结合摄像机标定参数求解平面零件的尺寸。实验结果表明,在1 200 mm800 mm的视野范围内,对不同厚度的平面零件进行尺寸测量,绝对误差小于0.08 mm,相对误差小于0.05%。     

基于几何特征的圆形标志点亚像素中心定位

视觉测量系统中圆形标志点中心定位的精度易受噪声的影响。为了增强其抗噪性从而提高定位精度,提出了一种利用几何特征以降低噪声干扰的中心定位算法。首先将自适应阈值分割法与质心法相结合,对点目标进行圆心粗定位。利用粗定位的圆心和半径对Canny算子检测到的边缘进行半径约束,以消除孤立点和噪声点。然后根据理想的圆成像后边缘点分布的几何特征和链接规律,采用一种基于分区原理的方法获取点目标的理想边缘。最后,采用Zernike正交矩对像素级边缘点进行亚像素定位,并用最小二乘椭圆拟合法计算得到中心坐标。实验结果表明,该方法的定位精度可以达到0.023 7pixel,算法的运行时间为2~3ms,基本满足测量系统对于圆形标志点中心定位在精度、稳定性和实时性上的要求。     

基于视觉图像的石英摆片参数精密测量方法

为了解决检测石英摆片易划伤和提高检测的速度、精度,提出了利用视觉图像进行石英摆片平面几何参数测量的非接触测量方法.该方法通过视觉系统对石英摆片图像进行摄取, 由Sobel算子对图像进行单像素精度的边缘初始位置定位,进而利用改进的Zernike矩亚像素定位算法实现对目标边缘的精确定位,最后通过最小二乘法拟合边缘点得出石英摆片的平面几何参数.实验结果表明:该方法稳定性好,测量精度高,定位精度优于0.1 pixel,可实现石英摆片平面几何参数的精密测量.     

基于GSI编码点的二维散斑测量技术研究

在摄影测量中,采用人工编码点可以有效提高测量精度.为了提高二维散斑测量的精度和效率,引入了一种有效的GSI(Geodetic Systems Incorporation)编码点.研究了GSI编码点对二维散斑测量精度和效率的影响,采用亚像素搜索和曲面拟合相结合的方法进行数据处理,并对结果进行了分析.实物实验中引入编码标志点,降低了测量误差,提高了计算效率.     

QFN芯片表面划痕检测定位方法设计

在工业应用中,需要对方形扁平无引脚封装(Quad flat no-lead package, QFN)芯片表面划痕实时 准确检测,提出了一种快速的芯片表面划痕检测定位方法。通过图像分割算法获取缺陷图像,结合 轮廓提取算法可以较好地实现芯片表面划痕定位。同时,为了保证对芯片表面划痕实时检测,采用 基于粒子群的Otsu多阈值算法进行图像分割,不仅使得图像中缺陷区域更加明显,而且缩短了芯片 表面划痕检测时间。与直接采用Otsu算法相比,芯片表面划痕检测时间由秒级缩短至毫秒级,提高 了芯片质量检测效率。该划痕快速定位检测方法对芯片检测设备软件系统开发与应用具有重要的参考价值。     

Research on high-precision hole measurement based on robot vision method

A high-precision vision detection and measurement system using mobile robot is established for the industry field de- tection of motorcycle frame hole and its diameter measurement. The robot path planning method is researched, and the non-contact measurement method with high precision based on visual digital image edge extraction and hole spatial circle fitting is presented. The Canny operator is used to extract the edge of captured image, the Lagrange interpolation algorithm is utilized to determine the missing image edge points and calculate the centroid, and the least squares fitting method is adopted to fit the image edge points. Experimental results show that the system can be used for the hi gla-precision real-time measurement of hole on motorcycle frame. The absolute standard deviation of the proposed method is 0.026 7 mm. The proposed method can not only improve the measurement speed and precision, but also re- duce the measurement error.     

基于梯度算子的线阵CCD图像边缘检测方法研究

利用线阵CCD对螺纹参数进行测量,其测量精度受边缘信号检测精度制约,对图像边缘的精确检测是测量的基础和关键。为了检测经过线阵CCD所得图像的边缘,提出了一种基于梯度算子和直线拟合原理的边缘检测方法。该方法利用梯度算子求出图像边缘梯度最大值的两点,再结合这两点及相邻点的信息进行直线拟合,确定边缘的准确位置。基于该方法的采集系统由线阵CCD采集螺纹的灰度图像,使用DSP来处理数据。实验结果表明,该方法相对于固定阈值法,对提高系统测量精度具有显著效果。     

基于改进的Canny算子和Zernike矩的亚像素边缘检测方法

为满足电荷藕合器件(CCD)图像测量系统的快速、高精度测量要求,提出了一种基于改进Canny算子和Zemike矩的图像亚像素边缘检测新方法.该算法先利用改进的Canny算子进行边缘点的粗定位,在像素级上确定边缘点的坐标和梯度方向,然后再根据构造的边缘点向量和参考阈值,用Zernike矩算法对边缘点进行亚像素的重新定位,...     

基亏视觉图像的微小零件边缘检测算法研究

高精度的微小零件边缘检测中,传统边缘检测算法存在实际应用可操作性较差,检测结果难以达到精度要求等问题。为了提高边缘检测精度,提出了基于Soble算子的改进算法,该算法扩展了Sobel算子边缘检测的模板,并对扩展的梯度方向图进行了细化处理,而后在梯度图像上实现多项式插值亚像素细分,从而完成对目标边缘的精确定位。实验结果表明,该方法的定位精度为0.20pixel,满足微小零件在实际检测的精度要求。     

非球面液滴微透镜的轮廓测量方法

对液滴透镜面形的精确测量是用液滴法制作非球面液滴透镜的关键问题之一。提出了一种基于数字图像处理的测量非球面液滴微透镜轮廓的方法,利用光学成像系统将非球面液滴透镜的轮廓成像在CCD接收面上,通过图像采集卡读入计算机,并经图像处理得出透镜面形表达式,以便研究液滴微透镜在不同电场强度下轮廓的变化规律。图像处理的主要步骤包括：对特定区域采取平滑预处理,去除噪声;利用阈值法将灰度图二值化;对二值化后的图像进行轮廓检测;提出了一种简单有效的方法矫正图像的水平偏转;对矫正过后的液滴轮廓的数据进行多项式拟合,分析液滴透镜在不同电压下的各个拟合参数的变化。实验证明：这种方法用于测量非球面液滴微透镜简单、有效,解决了非球面微透镜制作过程中的液滴轮廓的实时测量问题,有助于低像差非球面液滴微透镜的研制。     

深度约束的零件尺寸测量系统标定方法

针对大尺寸平面零件尺寸测量系统标定精度不高的问题,提出了一种基于深度信息的系统标定方法。首先利用圆形平面靶标,提出一种提取靶标图像特征点的新方法,采用自适应阈值的边缘检测和多项式拟合算法提取特征点亚像素轮廓,利用椭圆拟合得到中心坐标;然后根据带有畸变的非线性成像几何模型,采用最小二乘法计算摄像机参数的最优解,获得靶标的位姿;最后提出被测物表面与靶标平面之间的深度信息作为摄像机模型修正项,校正测量平面位姿,利用成像原理和直线与零件表面交点确定零件尺寸。设计了单目视觉尺寸测量系统并进行实验,结果表明:标定反投影误差小于0.02 pixel,在10.75 m2的视场内,系统测量精度达到了0.05 mm。     

五点交比不变性在质心提取中的应用

针对大尺寸3-D视觉测量系统中参数校准精度及特征点质心提取准确性均较低的问题,提出了一种基于五点交比不变性约束的质心提取算法.在高斯曲面多次拟合算法及规则特征点阵的基础上,引入同一空间直线上五点交比值不变性,以此作为约束条件提取特征点的质心;并利用Levenberg-Marquardt(L-M)迭代算法对质心坐标进行优...     

激光再制造中缺陷识别关键技术研究

损伤零件缺陷区域的三维形貌检测对于激光机器人加工过程的智能化具有重要作用。系统实现了激光加工中损伤零件的缺陷识别,并提出损伤零件缺陷边界检测的高精度算法。利用基于点特征面积累加的法矢法识别出缺陷边界点,生成初始缺陷边界,针对初始缺陷边界具有不连续、多分支、锯齿状边界等问题,提出了三步优化处理方法,最终得到封闭、高精度的损伤零件的缺陷边界。系统运行处理速度快,精度高,可完全满足工业零件智能化激光再制造的要求。