彩色图像中椭圆的快速检测算法

椭圆检测是图像处理中常用的技术,由于自然界很多物体都可以用椭圆进行拟合,所以也成为图像分割和目标提取的关键技术.该文分析了椭圆的解析结构,利用椭圆长短轴之间的几何关系,从边缘点集合中选取全局性的参数,快速生成椭圆.算法针对彩色图像,引入了彩色边缘增强算法和基于图搜索的边缘追踪算法,生成封闭的边缘轮廓曲线,对每段曲线进行椭圆拟合,通过拟合评估,形成拟合判决,确定图像中的椭圆区域.算法计算量小,检测速度快,对多椭圆和椭圆弧都能准确检测.     

基于OpenCV的椭圆特征识别算法改进

由于工业测量领域的需要,采用VC相机进行椭圆识别提取的应用越来越多。通常采取的做法是基于开源计算机视觉库Open CV,进行特征识别与提取。但在实际应用场景,直接使用Open CV库提取椭圆效果并不能达到预期。本次研究主要讨论现存的两个问题:其一,使用OpenCV提供的ellipse函数进行拟合椭圆时,会将矩形轮廓也进行拟合,这会对结果产生干扰;其二,在实际应用场景中,进行识别面积和点数过滤时,由于提取的轮廓并不完整,所以不能反应真实识别的面积和点数。本文针对这两个现存问题进行算法改进,以使工业领域的椭圆识别准确率更高。     

基于图像处理的人体微血管直径测量技术

提出了一种基于图像处理技术的人体手指甲襞微血管管袢直径的测量方法,采用显微光学放大系统及CCD数字图像采集系统拍摄人体微血管图像,在对采集的图像进行二值化的前提下利用Hessian矩阵提取了微血管的轮廓和中心线,并分段拟合了该中心路径的垂线,计算了轮廓边缘与垂线的交点,最终得到了微血管直径分布图。该方法与其他测量结果相比具有更高的测量精度,并且具有实时、快速等优点。     

高精度表面粗糙度图像识别系统的研制

本文研究的是一套通过干涉显微镜成像,利用CCD相机提取干涉条纹进行图像识别和处理,实现高精度工件表面粗糙度快速、非接触、自动化的检测系统。该系统在干涉显微镜的结构基础上,安装了CCD相机,将干涉图像采集到计算机中,然后对采集到的图像进行滤波、判别、二值化处理、提取边缘轮廓,并按照GB/T 1031-2009《产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值》的要求进行计算,得到被测工件的表面粗糙度。经实验验证,该检测系统满足Ra值(0.01~0.1)μm和Rz值(0.1~1.0)μm测量要求,适用于高精度工件的表面粗糙度测量。     

椭圆与双曲线轮廓的识别及其参数评定

对于椭圆和双曲线,其形状均可用一般二次方程来表示。测量时,可将工件按任意方位置于坐标测量仪器(如万工显、三坐标测量机等)的测量坐标系中,沿实际轮廓依次测出若干点的坐标值(x_i,y_i),然后用最小二乘法拟合一条理论曲线,根据二次方程的正交不变量,判断其形状,并计算出实际参数与线轮廓度误差值。     

椭圆凸轮的测量参数计算与测量方法

论述了椭圆凸轮的测量原理和测量方法,推导出了尖点、球形、平面测头椭圆凸轮升程表达式和椭圆凸轮测量基准的选择、求解方法。应指出的是：测量椭圆凸轮各种测头的参数角和凸轮转角是各不相同的。为方便测量,应按设计给出的凸轮转角求解参数角。     

凸性连通分支搜索的多椭圆检测

现有的椭圆检测算法如随机霍夫变换,在有遮挡、多目标的情况下存在稳定性差,精度低的缺点.本文提出一种基于凸性连通分支搜索结合曲线拟合的多椭圆检测算法.先按照凸性对边界曲线进行分割,使分割后的曲线符合某一特定的椭圆曲线函数;然后在分割曲线段的基础上进行椭圆拟合;最后合并同一椭圆上的曲线段.对合成图像及自然图像的测试表明,本文提出的方法能够充分利用椭圆曲线边缘点的整体特性,在多椭圆检测中有良好的表现,并具有一定的抗噪性能.     

百米距离坐标的视觉检测方法

为了实现对大型射电天文望远镜的百米远目标进行测量,建立视觉测量系统对目标检测算法、测量系统的稳定性等进行研究.首先,CCD相机获取百米远处反射靶标的图像信息,采用样条函数对靶标图像进行插值,然后用Canny算法检测靶标图像的边缘信息;接着,采用椭圆拟合算法检测靶标的位置,从而确定靶标在CCD像面上坐标.采用一个平面标准...     

异形热态锻件几何尺寸测量方法的研究

提出一种异形热态锻件几何尺寸测量方法。基于线激光器、CCD和伺服系统构建线激光扫描测量系统,通过提取图像上被锻件表面轮廓调制的激光条纹二维信息,经过坐标变换及点云三维重构得到锻件三维尺寸信息。针对被测异形锻件形貌特征,建立基于摄像机运动的扫描测量模型,并提出一种基于棋盘参考平面的摄像机光心轨迹求解方法。根据平面上特征点在CCD图像不同帧中的坐标拟合摄像机的运动轨迹,结合扫描测量模型实现对异形锻件完整轮廓尺寸的测量。通过实验对封头进行扫描测量,得到球冠部分截面测量直径误差小于4 mm,满足热态锻件测量要求,验证了该方法的可行性。     

基于面阵 CCD 的航空相机摄影高度自动测量及调焦

目的：实现航空像机摄影高度自动测量和调焦，方法：用小波变换提取面阵CCD图象边缘，用图像特征参数确定成像范围内同一目标在不同CCD面上像的位置和高度。结果：分析了从众多目标中提取目标点的特征参数的方法。给出了设计系统的硬件框图。结论：该方法使爱人旬机调焦自成体系。     

Robust ellipse detection based on hierarchical image pyramid and Hough transform

In this research we propose a fast and robust ellipse detection algorithm based on a multipass Hough transform and an image pyramid data structure. The algorithm starts with an exhaustive search on a low-resolution image in the image pyramid using elliptical Hough transform. Then the image resolution is iteratively increased while the candidate ellipses with higher resolution are updated at each step until the original image resolution is reached. After removing the detected ellipses, the Hough transform is repeatedly applied in multiple passes to search for remaining ellipses, and terminates when no more ellipses are found. This approach significantly reduces the false positive error of ellipse detection as compared with the conventional randomized Hough transform method. The analysis shows that the computing complexity of this algorithm is Θ(n(5/2)), and thus the computation time and memory requirement are significantly reduced. The developed algorithm was tested with images containing various numbers of ellipses. The effects of noise-to-signal ratio combined with various ellipse sizes on the detection accuracy were analyzed and discussed. Experimental results revealed that the algorithm is robust to noise. The average detection accuracies were all above 90% for images with less than seven ellipses, and slightly decreased to about 80% for images with more ellipses. The average false positive error was less than 2%.     

复杂光照环境下空间目标相对位姿测量方法研究

为解决空间复杂光照环境下可见光相机获取的图像照度不一、信息失真、特征不完整导致的目标 航天器相对位姿求解困难的问题,提出了一种基于图像增强和弧段特征的双目视觉相对位姿测量方法。首先通 过基于带色彩保留的多尺度Retinex（Multi?scale Retinex with Chromaticity Preservation, MSRCP）自适应图像预处理 方法提升空间暗弱光、局部强曝光环境下的图像质量;然后利用基于边缘弧支撑线段的椭圆检测算法提取目标 航天器表面星箭对接环的弧段特征,并拟合得到椭圆轮廓;最后利用双目相机搭建了空间相对位姿测量物理仿 真实验平台,建立双目空间椭圆锥测量模型解算目标的六自由度相对位姿,实现了近距离正常光照和暗弱光照 场景下目标航天器相对位姿求解。实验结果显示：在正常光照场景下,相对位置平均误差优于20 mm,相对姿 态平均误差优于0. 3°;在暗弱光照场景下,相对位置平均误差优于30 mm,相对姿态平均误差优于1°。研究成 果为近距离空间交会对接等在轨服务任务中的目标识别与测量提供了参考,具有技术借鉴价值。     

基于轮廓特征的图像配准

提出了一种新的基于轮廓特征的图像配准算法,首先提取图像轮廓并计算每个轮廓点的法向角,然后对轮廓点法向角进行直方图统计,通过对两幅图像的轮廓点法向角直方图进行圆周相关计算便可快速估计出两幅图像所存在的旋转角度.由于旋转角度参数的求出通常可以大大简化配准变换模型中其他参数的估计,因而这种方式可以实现快速配准.这种利用轮廓点法向角来估计旋转角度的方式具有旋转、平移和尺度不变性,并对轮廓缺失以及存在噪声的情况均具有很高的鲁棒性,可广泛适用于存在闭合轮廓与开轮廓的各种情况.本文所提出的配准算法已成功应用于PCB缺陷检测中实现了参考图像轮廓和待检测图像轮廓的快速精确配准.     

Image restoration by adaptive-neighborhood noise subtraction

A new algorithm for image restoration in the presence of additive white Gaussian noise is presented. This algorithm is based on a new, adaptive method to estimate the additive noise. The basic idea in this technique is to identify uniform structures or objects in the image by use of an adaptive neighborhood and to estimate the noise and the signal content in these areas separately. The noise is then subtracted selectively from the seed pixel of the adaptive neighborhood, and the process is repeated at every pixel in the image. The algorithm is compared with the adaptive two-dimensional least-mean-squares and the adaptive rectangular-window least-mean-squares algorithms for noise suppression. The results from the application of these algorithms to synthesized images and natural scenes are presented along with mean-squared-error measures. The new algorithm performs better than the other two methods both in terms of visual presentation and mean-squared error.     

SAR图像的二阶微分矩阵仿射不变量及配准

本文对二阶微分矩阵仿射不变量特征描述问题进行了研究,构造了一种既考虑图像微分特性,又考虑图像积分特性的仿射不变量.算法首先计算二阶微分矩阵及其特征向量和特征值;其次是进行仿射变换的紧化,构造出一组由二阶微分矩阵特征向量和特征值决定的同心椭圆;再次是证明了一组同心椭圆的仿射不变性质,并利用该性质构造一组仿射不变量;最后将该仿射不变量应用于SAR图像配准,取得了良好效果,验证了算法的有效性.仿真结果说明该算法具有较强的抗相干斑噪声干扰和适应较大视角偏差的能力.     

ICF实验中靶位姿的视觉检测

惯性约束核聚变(ICF)实验中,靶定位精度直接影响打靶的成功率.本文利用三个CCD从不同的视角得到靶的图像,综合三个CCD的特征值计算靶的空间坐标和方位旋转矩阵,从而确定其在空间的六维位姿.对于特征值的提取,本文采用“模板匹配”和“椭圆轮廓拟合”相结合的数据融合图像处理技术,并利用双立方插值法实现了亚像素的测量精度,从而使微型靶的定位精度达到了微米级.实验结果表明,该检测方法稳定性好,定位的重复性误差小于1μm且获得了优于2 μm的测量精度.     

双重主动轮廓图像分割

本文首先利用小波变换得到原图像的粗分辨逼近,在粗分辨逼近中得到图像的一个粗尺度分割。由于逼近图像中噪声下降,尺寸减少,使得算法对参数的选取不太敏感,而且收敛速度加快。然后将第一次分割结果通过小波反变换返回到原始尺度上,将得到的近似轮廓曲线作为初始水平集函数再在原图像中演化得到更准确的分割,这样就得到了一种双重主动轮廓图像分割算法。由于初始轮廓曲线非常接近真实的轮廓曲线,所以很快就可以收敛到真实的轮廓。理论分析和数值结果表明,双重主动轮廓分割算法可以快速有效地分离出感兴趣目标。     

Geometric method to measure astigmatism aberration at astronomical telescopes

A simple geometrical method to measure the aberration of astigmatism present in the wavefront that emerges from a telescope is presented. The method is based on the analysis of the external contour of the image of a slightly defocused star. An expression elliptical edge is obtained, which links the rms value of Z22 to the geometric parameters of the ellipse. This expression is tested as a function of introduced defocus and astigmatism aberration in telescopes of the San Pedro Martir Observatory. It is shown that the method gives comparable results to wavefront tests, being capable of measuring astigmatism values of approximately 60 nm and larger without the need for auxiliary optics.     

一种基于机器视觉的平面加工机床控制系统的设计

针对服装、包装等加工行业中须将人工测量的纸质图纸或模型样件的尺寸信息录入计算机并转换成电子加工图纸而导致的加工周期长、生产效率低的问题,提出了一种基于机器视觉的平面加工机床控制系统,以实现对纸质图纸或模型样件的快速检测。采用“ARM+DSP”方式搭建了主从式运动控制系统,设计了系统各部分功能模块。构建了“工控机+工业CCD （charge coupled device,电荷耦合器件）相机+光源控制”的视觉检测系统,结合FAWS（feature adaptive wavelet shrinkage, 自适应特征的小波收缩）算法和麻雀搜索算法提出一种改进的FAWS算法进行图像降噪,并采用Canny算法进行图像边缘检测,实现图像轮廓的准确提取。设计了图像轮廓提取、轮廓数据转换为加工数据、数据通信等处理程序,实现了基于机器视觉的快速检测以及在系统加工过程中的人机交互。最后,对系统进行了实验测试,对实际加工效果进行了评价。结果表明,采用所研制的平面加工机床控制系统不仅能显著提高生产效率,而且能减小图像轮廓的误差。其性能稳定可靠,具有一定的工程实用价值。     

Optimum control of the laser beam intensity profile with a deformable mirror

A new deformable mirror control system is developed. This system consists of a deformable mirror, a CCD camera, an image processor, a computer, and actuator drive power supplies. A genetic algorithm is adopted as a control algorithm to obtain an optimum surface profile of the deformable mirror. A circular cross-sectional Gaussian beam was transformed into a beam with a rectangular contour using this system. Although the transfer function of this system is complicated and unknown, this system can be used to obtain the optimum beam profile within the achievable limits of a deformable mirror.