基于多路显微视觉的微零件自动对准策略

基于对显微视觉系统成像特点的分析,针对搭建的微装配实验平台,提出了一种基于三路显微视觉的微零件自动对准策略,实现了毫米级复杂几何结构微零件的自动对准.基于显微视觉成像模型,推导了基于多路显微视觉的微零件运动控制的图像雅可比矩阵,证明了显微视觉引导下位置控制的图像雅可比矩阵为常数,并通过微零件的主动运动,实现了对图像雅可比矩阵的在线自标定.采用增量式PI(比例-积分)控制方式实现了对微零件快速有效的运动控制.实验结果验证了所提方法的有效性.     

显微视觉系统中自动聚焦算法的研究

针对自动聚焦过程中的聚焦评价函数、聚焦窗口、搜索算法进行了研究。首先改进了Robert函数增加了聚焦评价函数的陡峭度;其次针对固定聚焦窗口无法准确找到聚焦物体的缺点,提出了一种动态选择聚焦窗口的方法,该方法将图像分块,利用不同子块的梯度变化程度区分物体和背景,该方法更具适应性;进而提出了大步长和小步长相结合的爬山搜索算法,经过改进后的爬山搜索算法能更准确地找到焦平面;最后通过自行研发的显微视觉系统验证了所提自动聚焦方案的有效性。     

基于无标定显微视觉伺服的零件微装配

为完成微小零件的装配操作,获得高效的微装配性能和避免复杂的摄像机标定工作,提出了基于BROYDEN方法的图像雅可比矩阵在线辨识模型．为了实现在线辨识快速收敛的目的,应用切比雪夫多项式构成了待辨识的图像雅可比矩阵的成本函数来逼近最优值．采用辨识的图像雅可比矩阵,设计了PD控制器,该控制器满足了系统的快速性和平滑性控制要求．在显微视觉环境下,完成了不同倍率物镜下微操作机械手自动定位与夹取三维微小零件的视觉伺服任务．实验结果表明,所提方法具有较好的鲁棒性和满意的执行效果,达到了系统应用要求．     

面向微操作的显微视觉系统自动聚焦优化算法

研究了面向微操作的显微视觉系统自动聚焦评价函数和聚焦控制策略。首先,分析显微图像特点并做预处理;接着引入像素相关性指标,并结合梯度函数形成一种新的图形清晰度评价函数,改善了函数的灵敏度和抗噪性;最后对传统爬山算法进行改进,在粗调阶段以大步长搜索并用曲线拟合的方法快速定位到峰值点附近,精调阶段以小步长搜索到评价函数值下降点即可准确定位到焦平面,该算法避免了复杂的阈值设定问题,与传统爬山法相比,在一定程度上提高了聚焦速度,并大幅提高了聚焦成功率。     

视觉反馈的微装配自动调焦系统

基于视觉反馈的微装配自动调焦系统由可调焦光学显微镜、CCD、图像采集卡、步进电机和齿轮减速传动机构等组成.它采用粗精组合式调焦算法,即使用Variance调焦函数结合优化爬山法进行粗调来确定聚焦目标区域,并应用梯度平方函数进行精调;最后用最小二乘法拟合得到焦平面位置.实验证明,该自动词焦方法具有响应速度快、精度高等特性,满足了微装配调焦对精度的要求.     

自动换片细胞显微图像分析仪自动聚焦系统的研究

针对自主研发的可自动换片的显微图像分析仪(Auto-Slide ICM),研制了切实可行的自动聚焦系统。详细描述了细胞图像聚焦评价函数、空场判别函数和支持自动换片的聚焦搜索策略等关键技术。基于此聚焦系统,Auto-Slide ICM可以实现无人干预快速连续扫描20张载玻片,提高了ICM的自动化程度和工作效率。     

基于显微视觉的微小型零件边缘检测技术研究

针对显微视场下微小型零件边缘检测精度要求高的问题,设计了一套微小型零件实时检测系统,给出了系统总体设计,完成了图像实时传输和处理;提出一种微小型零件亚像素级边缘检测算法：采用非正交二次B样条小波变换得到微小型零件的像素级边缘,利用Zernike矩算法的矩不变性对像素级边缘进行亚像素级精确定位,给出了算法原理,分析了像素级和亚像素级的边缘检测结果。实验数据表明：该系统检测零件尺寸可以达到0.01~10 mm,检测精度可以达到0.01%~0.1%,可准确识别出微小型零件的边缘,将检测精度提高到亚像素级,能够满足显微视场下微小型零件检测需要。     

基于小波分析的显微视觉景深扩展

光学显微视觉系统的主要特点在于景深短,难以获取反映显微场景的全面信息。为解决该问题,提出基于小波分析的光学显微视觉系统景深扩展策略,分为局部清晰图像获取和多聚焦图像融合两个阶段：首先,以定义的小波系数活性水平为依据,构造了新型清晰度评价函数和聚焦曲线全局极值搜索策略来实现快速自动聚焦、获取局部显微场景信息的目的;然后,为实现多局部聚焦显微图像的融合,设计了小波系数活性水平选择型融合规则来融合获取的多个局部显微场景信息。实验表明,提出方法可有效扩展光学显微镜的景深。     

基于散焦图像特征的微装配机器人深度运动显微视觉伺服

为了描述微操作手深度运动,采用灰度方差聚焦评价算子计算机械手散焦图像特征．散焦特征曲线理论上为单峰分布,峰值点对应显微光学焦平面深度位置．实际提取的散焦特征含有大量随机噪声,利用非线性跟踪微分器抑制噪声实现对机械手散焦图像特征及其微分信号的无颤振光滑逼近．依据散焦微分信号设计粗—精两级自寻优视觉控制器,完成微操作手对装配平面深度的精确定位．微装配深度运动实验验证了本文方法的有效性,机械手深度伺服误差为75 μm．     

基于显微视觉的微小型零件跟踪系统

微装配过程中的运动目标跟踪是一个新兴的研究方向。构建了一个由CCD相机、显微镜头、电控云台和图像处理模块组建的、针对微小型零件的显微视觉跟踪系统。为克服显微视场范围小的局限性,提出一种基于SIFT特征点的模板匹配和Kalman预测相结合的跟踪算法,通过Kalman预测实现在局部范围内的模板匹配,利用SIFT特征对模板匹配的结果进行校正和更新。实验结果表明：提出的跟踪算法能得到稳定的目标局部特征,并准确地跟踪到目标,对亮度变化、成像模糊等影响因素有较强的适应能力。     

显微镜一种新的自动聚焦算法

在开发普通光学显微镜自动聚焦系统的过程中,超初作者采用图像灰度熵和灰度方差这两种常用的显微镜聚焦算法,但实际应用效果不很理想。经检验发现了两种算法的一些不足之处,并针对这些不足点加以改进,进而提出了灰度差分绝对值之和算法。经实际聚焦过程中的对比实验,证明了新算法在聚焦可靠性、聚焦速度及聚焦结果等方面都具有一定的优越性。     

基于二代小波算法的数字全息显微成像自动对焦方法

针对传统数字全息显微重建方法难以获取最佳重建距离,且依赖于传统PC平台难以便携化等问题,设计了一种嵌入式数字全息显微自动对焦系统。该系统不仅能方便的完成数字全息显微成像的自动对焦,获取最佳重建效果,而且具有便携化的特点。该系统采用同轴全息光路配合图像传感器获取全息图,利用优化后的角谱算法实现全息重建,再结合二代小波算法对重建结果进行图像质量评价,根据评价结果找到最佳重建距离,同时获取最佳重建结果,完成自动对焦。利用该系统采集一批分辨率板全息图进行自动对焦测试。实验表明,系统的重建速度为0.6s,分辨率为3.48um,自动对焦准确率达到90%以上,实验结果验证了系统的有效性。     

红外成像区域法自动调焦聚焦区域的研究

在红外成像区域法自动调焦系统中,聚焦区域选择很重要。为此,对一组红外图像进行实验仿真,选择相同大小、不同位置的聚焦区域观察其对调焦评价函数曲线的影响,以及选择同一聚焦位置、不同大小的聚焦区域观察其对调焦评价函数曲线的影响,通过分析得出聚焦区域选择的基本原则。     

一类基于非线性PCA的信息安全评估模型

首先基于ISO17799所提出的信息安全三属性,建立了信息安全系统评估的层次模型,然后将多元统计分析中的非线性主成分分析法(NLPCA)应用到该评估模型中。在使用NLPCA之前,分析了非线性函数的选取条件,在系统仿真时,根据得出的条件选用了四种非线性函数进行仿真,并对每种函数下的结果加以比较,得出选用非线性函数的原则。总之,非线性主成分分析法用于信息安全系统评估是一种全新的尝试,仿真结果表明的模型和使用的方法是合理、有效的。     

课表编排系统的算法分析与设计

对课表编排系统中涉及的搜索课程的可用时间集合、择优选取时间片、搜索所选定时间的空闲教室、择优选取教室以及解决冲突等环节的算法实现进行了讨论。前4个环节主要涉及时间或教室集合的搜索以及按照一定的优选策略选择最佳匹配，最后环节则利用人工智能的深度优先图搜索策略对冲突进行调整。     

Robocon2007移动机器人视觉系统

根据Robocon2007的比赛规则,设计出了一套适用于该比赛的机器视觉系统。系统基于通用PC机,利用一个通用摄像机采集彩色图像,系统构造简单且经济。视觉系统的软件实现了比赛场地导引线的分割、得分点的识别以及机器人与目标的相对定位等功能。在导引线分割中提出了双阈值p-tile自适应算法,提高了分割算法对环境光变化的适应性;得分点位的识别中设计了利用导引线交点与目标颜色相结合的综合定位策略,有效解决了目标点位与地面颜色近似,无法直接从单目图像识别的难题。在2007年度的Robocon比赛中,该机器视觉系统表现出了很强的环境适应性和较高的自定位精度,为国防科大队获得最佳策略奖奠定了基础。     

塔式起重机机器视觉监控系统设计

为解决各类施工现场以塔机运行过程中的安全问题,设计了一套基于视觉传感技术的智能视频监控系统,根据实际需要,在嵌入式平台上配合图像传感器和视觉跟踪TLD算法,实现了对塔机吊臂运动轨迹的追踪定位、判断和预警.测试结果表明:系统的检测率和正确率均能达到95％以上.     

穷举法在程序设计中的应用

穷举法是程序设计中经常用到的一种算法,用来解决一些用常规的数学方法无法解决的问题.文章通过两个典型的例子对穷举法的思路和有关注意事项进行了分析,供编程学习者参考.     

基于机器视觉的卷烟污点面积测量系统设计

针对目前卷烟污点检测人工测量的各种问题,设计了基于机器视觉的污点面积测量系统。选取相关器材构建了合理的系统硬件结构,并开发了图像算法为核心的可视化工作软件。利用该系统与传统方法进行对比实验,结果表明：该系统能够满足卷烟污点检测的行业要求,数据稳定性高于传统方法,测量误差仅为0．1％。     

动态格点搜索的改进算法用于团簇结构快速优化

结合高效的动态格点搜索(DLS)算法与扰动操作(Perturbation Operation)提出一种新的改进方法(DLS-PO),用于确定团簇的最低能量结构。针对一个特定构型,DLS算法总能给出其对应搜索空间的最规则结构。然而,一次失败的DLS优化将消耗大量的运算资源。为此,采取原子移动和结构旋转的扰动操作成功地改变了构型,再结合后续的DLS操作,提高了优化效率。将该算法用于原子数高达309的Lennard-Jones团簇及100原子NP-B函数铝团簇的结构优化。优化结果显示相比于DLS算法,DLS-PO算法更为高效。