一种结合梯度锐化和重心法的光条中心提取算法

在基于线结构光的视觉测量系统中,激光条纹中心位置的准确提取是影响系统精度的关键因素之一。本文分析了光条中心提取算法的研究现状,并比较了现有算法的优缺点,提出了一种结合梯度锐化和重心法的光条中心提取算法,该算法首先利用梯度锐化提取出光条的边缘,根据提取出的边缘得到光条的近似中心,然后在光条近似中心左右的小区域内利用重心法提取光条中心。实验结果表明,该算法能够准确地提取出光条中心,具有很强的抗噪声能力,精度为亚像素级。     

嵌入式系统中的快速光条中心提取算法

在嵌入式系统中,其各种资源有限,为实现由ARM9处理器构成的三维形貌测量系统,光条纹中心提取算法的时空效率至关重要。激光器投射的光条在其法线方向上灰度值呈现高斯分布,针对该种情况,提出应用条纹法线方向结合灰度重心法求条纹中心的方法。对获取的图像进行中值滤波,用最大类间方差法对图像进行阈值分割;利用阈值法粗略提取光条的中心,利用微分中值定理近似求出光条纹法线方向,在法线方向上利用灰度重心法求光条中心。在实验中移植OPENCV2.0嵌入式视觉库,实验结果表明,该方法能实时精确地提取光条中心,且能达到亚像素级。     

线结构光光条中心提取算法

目的 线结构光视觉测量是一种利用可控光源和数字图像的主动视觉测量方法,光条中心提取是线结构光视觉测量的关键技术,直接影响到线结构光视觉测量的精度。传统灰度重心法只在图像的横向或纵向上计算光条的灰度重心,没有考虑光条的法线方向,精度较低。本文提出一种改进的光条中心提取算法,以期实现光条中心的精确提取。方法 在分析线结构光的光条灰度特性基础上,基于传统的灰度重心法,提出一种改进的两步提取算法。基于图像差分法从原始图像中分离出有效的线结构光光条,采用传统灰度重心法对光条中心进行粗提取;在粗提取的光条中心点处通过自定义的方向模板确定光条的法线方向,以粗提取的光条中心点为中心,沿法线方向采用灰度重心法进行二次提取,获取线结构光光条的中心。结果 本文采用CCD相机、镜头、线激光器及辅助机构搭建线结构光视觉系统,采用提出的算法对线激光器投影产生的直线型光条、非连续光条和弯曲光条的中心进行提取。通过光条中心提取实验获取的光条中心线的走向与光条的走向大致相同,符合预期的光条中心线。本文将Steger法作为评价标准,分别计算本文算法、传统灰度重心法与Steger法提取的光条中心的偏差,通过对比实验可知,本文算法提取的光条中心的偏差更小,并且程序运行时间比Steger法减少了3 s以上。结论 本文研究线结构光的光条中心提取算法,对传统灰度重心法进行改进,能够实现直线型光条、非连续光条和弯曲光条等不同形状光条的亚像素级中心提取,并且在保证较少的程序运行时间的同时,能够提高传统灰度重心法的光条中心提取精度。     

求差分割与泛游程去噪提取光条中心模式

针对基于片光源产生光条的CCD视觉大型锻件在线测量系统的特点和要求,提出求差分割与泛游程去噪提取光条中心模式。该模式主要分为求差、去噪、光条修复与中心提取三个主要步骤,其中：求差是模式核心思想;去噪是关键技术,包括半阈值去噪、泛游程去噪、八连通去离散点等处理;光条修复包括主体复原与边缘区域增长修复。实验结果表明,该模式具有较为满意的提取效果。     

复杂背景下蓝色线结构光中心提取方法

针对复杂背景环境下蓝色线结构光测量系统中如何准确快速地提取出光带中心的问题,根据线结构光中像素的蓝色分量在RGB三基色中的比重以及光带中心两边灰度分布特性,提出了一种基于区域重心法的线结构光中心快速亚像素提取算法. 该算法运用自适应阈值法确定光带边界阈值,采用平滑处理降低光带非正态分布对光带中心提取的影响,应用区域重心法进行光带中心的亚像素提取,最后采用连通区域法剔除错误的光带中心. 实验结果表明,该算法具有较高的稳定性、良好的抗噪性、较强的鲁棒性.     

基于梯度重心法的线结构光中心亚像素提取方法

针对线结构光测量系统中如何准确快速地提取出光带中心的问题,根据线结构光图像上光带中心两边的灰度梯度特性及光带灰度的非正态分布特点,提出了一种基于梯度重心法的线结构光光带中心快速亚像素提取算法。该算法采用低通平滑滤波和幂次变换降低图像噪声和光带灰度非正态分布对光带中心提取的影响,运用自适应阈值法确定光带的边界阈值,应用梯度重心法进行光带中心的亚像素提取。实验结果表明,基于梯度重心法的光带中心提取算法具有较高的提取精度,并且有良好的抗噪性和鲁棒性。应用了此方法的3维测量系统的精度也得到了显著提高。     

精确提取线结构光条纹中心方法

线结构光三维坐标测量中,光条纹中心的精确快速提取直接影响测量精度与效率。提出了基于光条纹图像方向与重心法相结合的方法,首先用阈值法获取条纹中心初值,然后,通过光条纹图像的灰度梯度,计算条纹法线方向,最后,在法线方向用重心法提取光条纹重心。实验结果表明,该方法能快速精确地提取光条纹中心,精度达到亚像素级。     

基于信度评估的线结构光多重曝光条纹提取

在单线结构光三角测量法的实际应用中，图像中条纹截面灰度分布的可靠性是保证条纹中心提取精度的重要基础。在物体表面反射特性不均匀的测量场景中，受欠曝光与过曝光的双重影响，造成条纹截面灰度分布不均匀、条纹中心可信度低等问题。基于上述问题，对复杂反射特性表面的单线结构光条纹提取技术进行了研究。提出了一种基于信度评估的条纹提取方法。创新性地应用了条纹能量密度与条纹宽度相结合的双参数评价标准，有效避免了单一能量信度标准下约束力不够的问题。该方法依据信度阈值识别多重曝光图像中的可信条纹，并将可信条纹拼接重建成最终条纹图像。试验结果表明，重建图像具有全局可信度，有效提升了条纹中心计算精度。该方法能够为复杂场景下三维测量技术的发展提供一定参考。     

基于圆结构光的复杂深孔内轮廓尺寸测量方法

涡流法、超声法测量深孔截面轮廓尺寸精度低,而光学单点扫描法测量效率低。介绍了一种基于圆结构光的复杂深孔内轮廓3维测量系统,提出了一种采用FFT分析和差分分析进行测试数据处理的方法,能够实现快速高精度测量。测试系统主要由圆结构光发生器、扩束锥镜、成像锥镜、镜头和CCD组成,对于获取的每一幅被测截面的结构光图像,首先提取光条中心,对光条中心上的点作最小二乘法拟合获取光条中心拟合圆心,并以此圆心点将光条中心线展开,展开波形中存在整体形状误差,主要由圆心偏心误差、椭圆形状误差两个周期性误差分量构成,由于二者振动频率与细节分量的振动频率不相同,借助于FFT分析,将两个误差分量分离出来,进而采取措施减小其对系统的影响;差分分析用于去除阴线和阳线之间的过渡线。该方法提高了阴线圆与阳线圆尺寸计算的精度和效率,实验结果表明,系统内径测量精度达到005mm。     

快速线结构光中心提取算法

在线结构光三维测量系统中,结构光中心提取的速度和精度直接影响到系统的整体性能。基于几何中心法、方向模板法和灰度重心法,提出了一种快速提取结构光中心的算法。首先,先对图像进行预处理,通过几何中心法快速提取结构光中心作为骨架;然后,提出了一种基于位置的法线判断法求取骨架法线方向,与常用的方向模板法比较,在速度上有了大幅度提升;最后,对骨架法线方向上像素进行灰度加权,从而精确提取结构光中心。实验结果表明,该算法不仅在速度上有很大提升,而且精度也达到了亚像素级别。     

线激光带边缘检测的快速稳健方法 *

线激光带边缘检测是机器人视觉系统处理的重要过程。由于激光带亮度不均匀,边缘不规则,造成传统边缘检测困难。为此,本文提出一种检测线激光带边缘的新方法,首先用Canny边缘检测算法初步筛选边缘点,再利用统计跳变回归分析判断边缘点和它的边缘方向,最后利用格式塔理论拟合边缘直线。实验结果证明,这种方法能有效地检测到线激光带的边缘,提高了检测的精度和速度。     

提高激光测头测量精度的图像优化方法

由于激光测头的测量精度主要依赖于图像处理模块,因此为提高测量精度,首先提出基于图像反馈的自适应激光亮度调节方法,设计1个激光亮度控制器,并对不同激光强度下拍摄的图像进行激光条纹中心点提取,以选择最合适的激光强度;然后应用离散的Gabor滤波模板对激光条纹进行增强处理,以提高测量条纹的连续性.实验表明:(1)自适应激光亮度调节方法与采用手动调节方法选取的最佳激光亮度偏差不超过5级,其有效性较高;(2)改进后的激光测头从扫描数据的均匀程度到连续性都远好于改进前的测头.该方法对测量精度的提高较大,为其在复杂型面测量领域的应用打下良好基础.     

基于干涉条纹的激光准直仪的研究

在所研究的直线度激光测量系统中,以激光干涉光作为准直测量的基准,CCD作为光电转换元件,进行导轨直线度误差的测量与计算。通过系统的重复性实验以及与光电自准直仪的比对实验表明:测量系统的测量距离可达10m以上,可检测x轴方向上30 mm以内的位移变化量,分辩力可达0.001 mm。其性能指标基本达到了预定目标。     

一种激光图像挠度测量方法

分析了当前桥梁挠度测量方法中的激光测量法和成像式测量法的原理,讨论了两种方法的优劣,在综合二者优点的基础上提出了一种激光图像挠度测量的新方法。并在实验室构建出整个测量系统,进行了室外和室内的测试。实验结果表明:在测量环境基本维持不变的条件下(如密封的梁体),系统漂移较小,完全可以满足具有密封梁体的大型刚构桥梁的高精度、大量程的挠度测量要求。     

基于TDC的激光测距传感器飞行时间测量研究

激光测距传感器是通过测量传感器与目标之间激光脉冲往返飞行时间来获取待测距离值的,因此激光飞行时间的测量精度是衡量传感器性能的根本指标.采用一种专用的时间数字转换芯片TDC-GP2设计了高精度时间间隔测量模块,介绍了TDC-GP2的测时原理,给出了软硬件的实现方法.实验结果表明:该模块测量频率快,单脉冲测量精度可达100...     

大功率脉冲激光光斑面积的实时控制系统

讨论了大功率脉冲激光光斑面积的实时检测与控制方法,研制了采用波长532 nm的连续激光器和CCD—FPGA技术来脉冲激光光斑面积实时控制系统。实验分析了本系统的技术特性:激光光斑、CCD视频信号以及二值化信号;CCD视频信号二值化阈值为405 mV,而FPGA的控制误差范围为十进制数24;计算及标定激光光斑面积,光斑面积测量的相对误差最大为0.5%,而绝对误差在8μm2范围内。本系统可以直接应用于激光微抛光的能量密度实时控制。     

基于XGboost的线路覆冰测量中激光测距的误差研究

电力线路覆冰测量对于冬季除冰保电供给具有非常重要的意义,本文通过分析线路覆冰测量过程中使用激光测距方式测量距离时将会产生测量误差的情况,通过实验对电力线路覆冰测量过程中的误差进行分析研究,进一步确定误差因子。然后整理相关误差影响因子,利用XGboost算法建模对激光测距计算模型进行优化,对误差进行合理修正,最终提高了激光测距仪在电力线路覆冰测量过程中的距离测量精度。     

基于正弦调制的激光平面测量系统的研究

针对高精度的大平面测量,构建了一种基于正弦调制的激光平面测量系统。该系统以激光器（LD）为光源,位置敏感探测器（PSD）为光电探测器,通过柱面透镜扩束获得测量基准平面一激光平面。分析了影响系统测量精度的主要因素,提出采用光源正弦调制的方法,以提高测量系统的抗干扰能力。实验结果表明：该系统具有较高的测量精度和输出稳定性。     

基于LabWindows／CVI的激光跟踪测量系统校准软件设计

针对自主研制激光跟踪测量系统的校准需求,基于虚拟仪器软件开发平台LabWindows／CVI,设计了面向测量用户的校准软件。该软件能够按要求对测量数据进行分析与处理,实现了激光跟踪测量系统重要校准项目的自动化。     

大功率激光加工设备实时参数检测系统

阐述了利用分光器、衰减器和热电堆检测激光功率的原理和方法,该检测方法满足了系统实时参数检测和对测量精度优于5%的要求;介绍了利用隔离器抑制激光电源产生的强共模干扰对系统影响方法和系统嵌入式硬件设计的原理和系统软件功能。