一种改进工件边缘检测方法的研究

针对现有边缘检测技术难以同时消除图像中噪声和工件表面划痕对边缘检测的影响,并保持图像边缘的清晰度和连续性,提出了一种基于二阶微分算子和数学形态学的改进边缘检测技术。首先利用数学形态学理论,设计了一种形态学开闭运算处理图像的方法,为去除工件表面划痕做好预处理;然后用二阶微分Laplace算子对预处理后的图像进行边缘检测;最后改进了一种高斯与双边滤波结合的算法,强化去噪效果,并对最终算法进行实验验证。实验结果表面,改进的算法在去除工件表面划痕方面效果明显,并与传统微分算子比较,边缘清晰度、峰值信噪比(PSNR)都有大幅提高,为提高工件识别精度打好基础。     

一种改进工件边缘检测方法的研究

针对现有边缘检测技术难以同时消除图像中噪声和工件表面划痕对边缘检测的影响,并保持图像边缘的清晰度和连续性,提出了一种基于二阶微分算子和数学形态学的改进边缘检测技术。首先利用数学形态学理论,设计了一种形态学开闭运算处理图像的方法,为去除工件表面划痕做好预处理;然后用二阶微分Laplace算子对预处理后的图像进行边缘检测;最后改进了一种高斯与双边滤波结合的算法,强化去噪效果,并对最终算法进行实验验证。实验结果表面,改进的算法在去除工件表面划痕方面效果明显,并与传统微分算子比较,边缘清晰度、峰值信噪比(PSNR)都有大幅提高,为提高工件识别精度打好基础。     

基于双目立体视觉的连铸辊尺寸三维测量方法

针对连铸车间中,扇形段连铸辊尺寸人工测量效率低下的问题,提出了一种基于双目视觉系统的连铸辊尺寸测量方法。首先,对双目相机采集的图像进行预处理并采用Otsu法分割工件前后背景;接着,针对边缘检测精度不高的问题,将传统Canny边缘检测算法的梯度模板增加到8个以提取工件轮廓,结合多项式插值公式提取亚像素级别特征点;然后,在SAD与Census变换融合的立体匹配基础上引入RANSAC算法来消除错误匹配;最后,采用三角测量原理计算出零件的尺寸。实验结果表明,系统测量的平均相对误差为0.14%,测量方法具有较高的精度,其稳定性与精确性满足连铸辊的尺寸自动检测任务。     

基于点云处理的小型工业零件高度精密测量

针对很多小型工业零件存在微米级测量的需求,提出了一种点云多次滤波与平面拟合相结合的测量方法。以上下平面平行的规则直三棱柱体工件作为测量对象,使用3D线激光传感器获取工件的点云模型并传输到计算机中进行处理,将点云数据首先通过统计滤波剔除噪声和离群值;其次利用体素滤波降采样精简点云数量;然后采用直通滤波分离出工件点云的上下表面;再分别对上下表面的点云通过随机抽样一致性（RANSAC）算法拟合出平面方程;最后计算上下平面之间的间距即为被测工件的高度信息。将该方法测得的高度与激光三角法原理测得的高度数据进行对比,结果表明,该方法测量精度提高了72.33%;同时对于不同的点云密度,利用所提出的方法进行测量,测得当降采样中体素立方体的边长为15cm时（点云数量精简了98.3%时）测量的误差最小,最小能达到5.1。该方法大大提高了工件的测量精度,可以广泛应用于工业测量中。     

改进稠密双目匹配算法在输电线路基础三维重建的应用研究

三维扫描技术具有准确性强、精度高等优势,在工件尺寸测量、体积测量等方面得到了初步的应用。然而,针对输电线路基础这类大尺寸、低纹理特征的对象,其获得的三维点云较为稀疏,匹配精度还存在一定问题,测量精度无法达到特高压电网建设的要求,应用还存在一定难度。为了解决上述问题,论文建立双目摄像系统的数学模型,通过改进的Census变换和高斯加权操作提高图像匹配代价计算的精度,结合基于纹理信息的图像边缘保留滤波方法,计算得到目标表面的稠密点云,实现了三维表面重建。通过对220千伏电网基建工程进行三维测量实验,实验结果表明论文提出的三维测量方法和系统,测量误差低于1mm,满足输电线路工程基础质量设计和验收规范要求,能够广泛应用于电网基建工程基础验收等环节,提高验收精确度。     

图像预处理算法的FPGA实现

针对图像数据量大、噪点多、边缘轮廓模糊等关键技术问题,设计了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)的实时图像预处理系统,并在FPGA上实现了图像预处理综合算法.采集到的图像经过灰度转换算法,降低了数据量;边缘提取前加入中值滤波算法,去除了噪点;边缘提取后,为了使边缘的连贯性和轮廓加强,加入了形态学滤波算法,保证后续图像处...     

改进型多项式匹配图像去噪算法的研究与应用

为进一步改善常规多项式匹配算法的去噪能力,针对常规多项式匹配算法容易模糊图像边缘/纹理等细节问题,提出一种基于边缘保护的改进多项式匹配滤波的算法。该方法在常规多项式匹配算法基础上,改进滤波窗口的选择方式,沿着图像纹理走向方向提取自适应滑动滤波窗口,选择具有最小匹配误差的窗口进行匹配滤波并作为最终输出结果。然后分别在灰度图像和实际CT图像进行测试,经数据验证表明,该方法在有效压制噪声的前提下能够保持边缘/纹理信息,峰值信噪比平均提升80%以上,均方根误差减少80%以上。认为和常规多项式滤波方法、中值滤波方法、双边滤波方法、边缘保持滤波方法、三维块匹配去噪算法和去噪卷积神经网络方法相比,改进方法能够有效提升图像视觉效果,满足图像应用要求,具有良好的应用前景。     

基于相对变分的边缘检测

边缘检测是机器视觉与图像理解中的基础问题,准确地提取轮廓有助于提高后续操作的质量和效率。在深入分析图像纹理结构、噪声及细胞神经网络算法(cellular neural network,CNN)的基础上提出一种基于相对变分正则化的细胞神经网络边缘检测方法。首先采用相对变分正则化的方法将图像的纹理进行平滑,去除纹理以及噪声对边缘提取的影响;然后再用标准的细胞神经网络算法对平滑后的图像进行边缘检测。实验结果表明:算法与Canny、CDCNN等算法相比,在没有重新设计新的复杂CNN模板参数的情况下,针对具有复杂纹理及含有一定量噪声的图片进行边缘检测,算法能得到更好的检测结果。     

含缺陷固体火箭发动机燃面自适应提取算法

固体火箭发动机CT图像存在的伪影噪声会严重影响初始燃面边界与缺陷的提取，并且实际CT图像中缺陷信息提取困难，研究有效地去掉CT图像中伪影并自动提取出燃面数据与缺陷数据的算法具有重要的工程实际价值。针对CT图像去伪影与缺陷提取难的问题，提出一种IBM3D滤波算法，在块匹配阶段利用边缘检测的先验信息寻找相似块；并提出一种自适应Canny边缘检测算法与种子八连通标记法相结合的方式将图像中的初始燃面与缺陷数据有序地分离出来。实验结果表明IBM3D算法的峰值信噪比与结构相似性水平较其他算法更高，自适应边缘检测算法提取的燃面缺陷信息较其他算法更为完整。实现了含缺陷的固体火箭发动机CT图像质量的提升，并准确地提取初始燃面、缺陷信息。     

二级椒盐噪声检测的极值滤波算法

为准确检测图像中的椒盐噪声并滤除,提出了一种基于极值的二级噪声检测滤波算法。该算法根据椒盐噪声的特点,确定了准噪声点的范围,把准噪声点和信号点分类。为了找出准噪声点中被误判的信号点,在图像的8个纹理方向上分别应用了极值噪声检测,根据中心像素点被判为极值的次数分离出信号点和噪声点;对噪声点,取滤波窗口内的信号点的中值进行滤波。试验结果表明:该算法对椒盐噪声有很好的抑制作用。     

三维点云分割的交联聚乙烯电缆接头参数测量

针对现有参数测量方法难以对交联聚乙烯电缆接头各参数进行有效测量的问题,提出了一种基于三维点云分割的电 缆接头参数测量方法。 该方法先用半径滤波及随机采样一致性(random sample consensus, RANSAC)算法对复合式三维扫描仪 获取的电缆接头点云进行噪声点去除及坐标摆正预处理。 其次,使用 RANSAC 算法对电缆接头点云进行圆拟合,并根据区域 交界处相邻拟合圆半径方差之比的突变特性实现粗分割,得到多个包含区域交界点的局部点云。 然后,使用主成分分析法对局 部点云进行法向量估计,并根据小片点云轴线夹角在区域交界点处的跳变特性及自适应阈值算法,得出各条状点云上的区域交 界值。 接着,对多个条状点云所得同一区域交界值进行统计分析实现电缆接头点云的精分割,完成参数测量。 对多根电缆接头 进行的测量实验结果表明,所提方法的绝对误差小于 1. 0 mm,相对误差小于 4%,说明了该方法用于交联聚乙烯电缆接头参数 测量的有效性与准确性。     

DAISY 和 LBP 描述符结合的三维点云粗拼接方法

针对三维点云拼接需借助点云信息几何特征的问题,采用 DAISY 描述符和 LBP 描述符结合的方法提取相邻测量站位 重叠区域图像特征,解算出相邻测量站位坐标系之间的位置变换矩阵,从而将多测量站位的三维点云数据初步转换至同一坐标 系中。 首先,介绍了边缘检测和 DAISY 描述符的构建;然后,通过欧氏距离对相邻图片特征点进行匹配,根据匹配点之间的关 系解算出不同站位下的坐标转换关系。 实验结果表明,该方法在不使用其他辅助工具的前提下可以较好实现三维点云数据粗 拼接,为点云拼接技术在三维重建和逆向工程等领域的应用提供了理论依据。     

基于球面投影的激光点云目标检测

基于深度学习的激光点云目标检测已成为了一个重要的研究领域。本文采用球面投影和2D图像的SOTA深度学习网络,实现3D激光点云目标快速检测。首先,将KITTI数据集单帧3D点云经球面投影转换成一帧2D的RGB三通道图像,像平面的像素位置取决于点云的三维坐标,其R、G、B 3个通道灰度值取决于点云归一化后的反射强度、距离、高度。其次,分析了不同分辨率下球面投影的重叠分布情况和对图像质量的技术影响。最后,采用语义分割模型DeepLab-V3+网络,仿真结果表明：该方法在分割精确度和速度方面都具有良好的性能,应用价值较高。     

融合相机与激光雷达的目标检测与尺寸测量

针对三维场景下的目标检测与尺寸测量任务,设计了一种融合激光雷达和相机传感器的三维目标检测和尺寸测量算 法。 使用基于卷积神经网络的二维目标检测器提取目标的二维检测框,结合图像中的二维检测框和几何投影关系获取包含物 体的三维视锥点云,由欧氏聚类方法获得物体的聚类点云,实现了物体的三维目标检测。 提出了基于目标二维检测框的改进尺 寸测量方案以替代原有点云聚类后得到的三维框信息,提高了物体尺寸测量的精度。 在现有数据集上评估测试了目标检测与 尺寸测量的精度,实验结果表明,二维目标检测器 YOLOv7 在检测数据集上的平均检测精度达到了 81%,改进尺寸测量方案在 物体尺寸测量时的测量误差在 5%以内,对于较远物体或较小物体的目标检测和尺寸测量也具有很好的效果。     

基于TOF相机的喷涂工件在线三维重建

喷涂生产线轨迹规划和喷涂机器人自编程技术大都以工件的在线三维测量为基础。近年来TOF相机作为一种高性价比的3D成像设备,被应用于工件测量。针对TOF相机成像视场有限、单次成像只能获取局部轮廓深度信息等问题,提出一种基于工件在位旋转和图形处理器(GPU)加速的TOF点云视频流三维重建算法。该方法在有向距离函数(SDF)点云融合基础上,采用空间散列表存储管理海量点云数据,同时引入快速视觉里程(FOVIS)算法用于姿态估计,以提高喷涂工件在位三维重建算法的效率和鲁棒性。喷涂生产线仿真平台实验表明,在线重建过程中平均帧数可达58 f/s,失败率≤2%,显存占用率25%,为随后的三维测量和喷涂轨迹规划提供完整的点云数据。     

基于RANSAC分割的点云数据K-近邻去噪算法研究

针对基于TOF深度相机的空间目标表面重建的点云源数据容易受到仪器本身、扫描环境、外界干扰等影响,而含有大量的无效点和噪声点,增加了计算负担且影响了重建质量等问题,提出了一种基于随机采样一致性背景分割的点云K 近邻去噪方法,以消除目标数据的异常值和无效点。首先,改进RANSAC算法,通过设置不同的阙值对原始点云进行背景分割,以确保准确提取待重建目标的主要特征。然后,通过K 近邻点云平均算法和双边滤波算法移除离群点,最后使用体素化网格方法实现点云大数据的下采样,简化了目标点云,保留了局部特征,加快了曲面重建速度。实验结果表明,该算法能够有效的剔除噪声点,准确率高,实时性好,满足应用的要求。