基于机器视觉的水表检定方法研究

针对现有水表检定装置检定效率低、信息管理功能不足等问题,对水表指针识别、消除气泡影响、检定台自动化改造等方面进行了研究,提出了一种基于机器视觉的水表在线检测系统。采用距离法读取水表指针读数,通过模板匹配,旋转校正水表图像,利用极坐标变换,将子表盘展开成矩形,并集成二维码识别模块,实现了对水表的检定与数据保存;设计了上行走机构带动相机移动拍照,使用单个相机完成了5个工位水表图像的采集。研究结果表明:与人工肉眼读表和手工记录读数方法相比,该检测方法能确保水表的检定精度,同时提高了检定效率,并且检定数据可溯源。     

一种基于机器视觉的水表检定装置的研制

研制了一种基于机器视觉的水表检定装置,该检定装置通过设计移动式图像采集平台,单个相机即可完成对多工位的水表指针图像采集,节约了设备成本。采用角度法识别水表指针读数,通过模板匹配校正图像,提出了一种改进的最小二乘法拟合圆心的算法定位指针,利用harris角点检测算法获取针尖点,根据圆心与指针角点形成的连线之间的夹角获得指针的读数。实验表明:该检定装置与人工检定的方法相比,提高了生产效率,且系统的识别正确率在94%以上,具有较高的准确性。     

一种基于图像识别的机械式水表智能检定装置设计

现有图像识别方法无法提高机械式水表读数的识别成功率及效率。针对这一问题开发了一种视觉识别水表指针位置的图像识别方法，以提高识别算法的效率和抗干扰能力。采用摄像系统对水表表盘拍照，采集检定前后各指针的静态位置并分析其角度，进而识别出检定开始时刻和终止时刻的水量示值，两者之差即为水表累积体积示值，结合计量标准器自动测量的实际累积水量，实现水表示值误差的自动检定。基于以上算法设计了一套机械式水表智能检定装置，一次可实现2～10台同规格水表同时全自动检定，图像解析度可达到1/30指针刻度，极大地提升了检定信号的分辨率；图像的采集、识别时间只需10 ms,识别成功率高于99.9%。     

基于FPGA脉冲计数的瞬时角加速度测量系统

设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)脉冲计数原理的瞬时角加速度测量系统。该系统可以跟踪测量转轴的瞬时角加速度,且能够补偿因编码器原理、工艺和安装偏差产生的周期性非线性系统误差,从而显著提高测量精度。该系统利用FPGA高速并行的特点,采用乒乓流水线采集机制,对磁旋转编码器的输出脉冲进行精确实时测量,在校正过程中通过计算测量波形相对于理论波形的偏差特征值来拟合出补偿系数,实现在测量过程中对瞬时角加速度测量误差的补偿。实验表明：该系统具有高精度和高分辨率,可以有效补偿由旋转编码器波形偏差而导致的瞬时测量误差,提高测试精度。     

基于HSV空间的指针示数识别方法

为实现水表表盘指针区域的示数自动识别,提出以表盘结构信息结合HSV色彩空间分量实现区域定位及指针读数的图像识别方法。利用图像信息实时计算Hough检测所需参数进行表盘内圆及指针外圆的定位;采用HSV色彩空间通道信息作为指针轮廓提取标准;通过计算指针轮廓与预设半径同心圆的交点及指针所在圆心至轮廓点的最远距离,两种方式结合判断指针转动的角度并将其转换成实际的指针示数;通过对不同分位的指针识别结果进行合理性判断,完成常见机械误差的示数矫正;最后,采集现场工况下表盘图像对该算法进行测试,通过与人工读数结果相比较,表明当前的示数识别方法具有良好的准确性和可靠性。     

面向目标检测的空间观测图像精确配准

针对空间目标检测对图像配准精度的要求,本文组合Fourier-Mellin变换和加速鲁棒特征变换(SURF)算法来实现对空间观测图像的精确配准,并研究了该配准算法所涉及的变换模型、特征提取、特征匹配和配准精度等问题。该算法首先利用Fourier-Mellin变换计算图像旋转角度的整数值,根据整数角度将待配准图像反向旋转;然后利用SURF算法检测两幅图像的匹配特征点;最后利用最小二乘方法计算旋转角度的浮点值和平移量,而整数角度与浮点角度之和就是待配准图像的实际旋转角度。文中分析了SURF特征点检测与图像尺寸、DoH响应阈值以及尺度空间层数之间的关系。实验结果表明:提出的算法对图像旋转角度估计值的均方误差为0.0077°,50组实拍图像中星点质心均方误差的平均值为0.1353pixel,能够满足空间目标检测对图像配准的精度要求。     

基于迭代匹配的橡胶栓图像自适应旋转研究

为解决橡胶栓检测中图像的自适应旋转这一难题,将图像识别中的最小距离匹配方法引入图像旋转,并利用迭代法实现了旋转匹配过程。首先,将旋转角度为0°的标准图像存储为模板,然后计算待检测图像与标准模板间的距离,再利用迭代运算使图像不断转动,减小图像与模板间的距离,直到该距离小于某一给定值。在原始的迭代算法的基础上,还提出了一种简化的迭代算法,在保证旋转精度的前提下具有更快的运算速度。实验结果表明,基于迭代匹配的橡胶栓图像自适应旋转方法精度高,计算速度快,能满足橡胶栓实时检测的要求。     

采用改进的尺度不变特征变换算法计算物体旋转角度

改进了传统的尺度不变特征变换(SIFT)算法,使其在进行图像匹配的同时,可以求取出物体的旋转角度.首先,利用SIFT特征对旋转保持不变的特性,按照原算法提取出旋转前后两幅图像的SIFT特征,分析特征点主方向的计算过程,记录每个特征点主方向的角度值进行特征匹配.然后,计算出每对匹配的SIFT特征点的主方向角度之差,得到特...     

巡检机器人中的指针式仪表读数识别系统

为了解决智能巡检机器人仪表读数识别中易受光照变化影响、识别精度不高等问题,结合高压变电场中常见指针区域的图像特点,建立了指针式仪表读数高精度识别系统。鉴于巡检机器人的室外工作环境,提出了迭代最大类间方差算法,实现了多种光照条件下仪表图像的指针区域提取。经过分析指针转动和图像特性,提出了基于Hough变换的指针角度识别,推导出指针角度与仪表读数的函数关系。该算法较传统Hough变换角度提取法,增加了指针中心线通过表计中心等约束条件,提高了指针角度提取的精度,降低了搜索数据量和搜索时间。通过大量实验验证所建立的表计读数识别系统可实现室外各种光照条件下表计读数识别,获得95%以上的正确识别率。多组鲁棒性实验分析表明,该系统对光照条件、指针宽度、表盘干扰、拍摄角度(不产生指针阴影)具有较好的鲁棒性,但由于拍摄角度而产生指针阴影时,会引起较大的指针中心线提取和角度计算偏差,从而降低仪表读数识别精度。     

基于模板抽样的快速图像匹配算法

为了提高图像匹配速度,满足某些领域的实时性要求,提出了一种快速图像匹配算法.该算法利用Sobel边缘算子得到模板的灰度边缘图像,并对该边缘图像进行抽样以提取匹配点,从而显著减少匹配过程的计算量.利用遗传算法的非遍历搜索机制,迅速收敛到全局近似最优解,进一步减少了匹配过程的计算量.在此基础上引入精确匹配环节,找出了目标子图像的精确位移及旋转角度.将该算法应用于全自动金丝球焊机的图像识别系统,在主频为1GHz的工控机上实现该算法,匹配时间平均约为37ms,小于系统在60ms内进行匹配的要求,连续多次实验算法均能精确匹配目标的概率为93.8%,满足该系统的实时性与精度要求,取得了理想的效果.     

基于改进形状上下文特征的二值图像检索

提出了改进的形状上下文算法以克服传统的形状上下文算法不具备旋转不变性这一缺点。该算法利用找寻包含采样点数最多的角度区间的方式改变图像角度,对相对应的区域进行比较,并计算匹配代价,从而为形状上下文加入旋转不变性。为提高运算速度,算法也引入了剪枝方法,解决了进行直方图距离计算时遍历采样点的问题。实验显示,本文的算法在公开数据库上测试得到的精确度召回率(PR)曲线与郑提出算法的PR曲线性能接近,但是计算速度较其提升了近1倍;与传统的形状上下文算法相比,提出算法的PR曲线更为优越,且检索精度有较大提高。因此,提出的算法综合检索性能更好,能够有效地的应用于二值图像检索领域。     

基于序列图像特征配准的摄像机旋转补偿算法

提出了一种基于序列图像特征点配准和基于最小二乘估计的摄像机绕轴旋转运动精确估计算法.该算法利用序列图像帧间的强相关性,通过分析相邻两帧图像的运动,由Harris算子进行特征点检测.基于这些特征点用模板匹配方法对帧间图像进行配准,然后根据多个特征点的运动矢量用最小二乘估计获得摄像机的运动参数,并用获得的运动参数实现对摄像机绕轴旋转运动的精确补偿.实验结果表明,该方法在帧间旋转角度＜10°时,摄像机绕轴旋转运动角度估计误差＜5%,但是当旋转角度＞14°时,相对估计误差＞20%.从系统实际应用(帧间旋转＜5°)来看,该方法克服了成像测量中摄像机旋转对图像处理和测量精度的影响,弥补了因像机旋转引起的测量误差大的缺陷,提高了测量精度,可满足使用要求.     

干式多流束水表各流量点叶轮状态的定量分析

随着水表行业内技术革新的不断推进，水表生产厂商对水表的各项技术指标要求也越来越高：对水表的精度要求更高，能够更精准地测量水的流量，减少水表读数误差，提高计费的准确性；对水表的使用可靠性和质量要求更高，使水表使用寿命更长，降低水表维护和更换的成本。而水表在实流状态下，其叶轮旋转过程中在轴向方向上的悬浮状态对水表精度和寿命影响起到关键作用，因此需要通过一定的方法对干式多流束水表在不同流量点下的叶轮浮动状态进行试验，以期获得定量分析所需要的数据，为水表设计提供一些有价值的参考。     

基于角加速度的复合计算阶次跟踪方法

针对旋转机械振动信号分析中的计算阶次跟踪方法的局限性,提出基于匀角加速度方程的计算阶次跟踪方法,并将该方法与线性插值、三次样条插值等方法复合在一起,根据旋转机械转角加速度的大小,选择相应的方法进行阶次重采样,实现基于角加速度的复合计算阶次跟踪。在转速变化缓慢时,采用线性插值方法;在转速变化比较大时,采用匀角加速度方程方法;在转速变化剧烈时,采用三次样条插值的方法。复合计算阶次跟踪方法兼顾计算的效率和精度,对某滤波减速器性能试验台中交流伺服电动机在升、降速阶段引起的振动实测试验结果表明了此方法的正确性机可行性。     

基于二维平面移动的车灯配光检测系统

摘要：为提高机动车车灯配光性能检测精度,降低成本,研制了一种新型的平面移动式车灯配光检测系统,与目前国内通用的转台式车灯配光测试系统精度比较后,分析了两种系统的信号灯最佳测试距离。通过前照灯的直接测量和角度换算,计算出国标规定测试点的坐标值误差;用校准照度计,计算出测试点的光照度值误差。结果表明,该测试系统的定位精度为0.1mm,比转台式系统提高42倍,照度精度0.02lx,提高了2倍;该测试系统信号灯发光强度测试精度与测试距离成正比,而转台式测试系统的有一个最佳测试距离,不是国内通用的3.16米。该检测系统精度高,车灯测试距离可调,易于控制,满足国标测试要求。     

基于序列图像特征配准的相机旋转补偿算法

为了解决测量过程中相机沿轴向运动时所产生的旋转引起的测量误差,提出了一种基于特征点的图像配准和最小二乘估计的相机旋转运动精确估计算法。此算法利用序列图像帧间的相关性,通过对相邻两帧图像进行运动分析,由Harris算子进行特征点的检测,然后再基于这些特征点的模版匹配方法对帧间图像进行配准,再根据多个特征点的运动矢量通过最小二乘估计获得相机的运动参数。最后对这些运动参数进一步分析,在计算中将获得的运动参数对相机沿轴的旋转运动进行补偿。该方法克服了测量中相机旋转对图像处理和测量精度的影响,弥补了因相机旋转引起的测量误差大的缺陷,提高了测量精确度。试验和仿真结果表明该方法在帧间旋转角度较小时能够实现对相机沿轴旋转运动的精确补偿,且时实性有待提高。     

一种实用的ROI区域实时搜索方法

在开发某企业半导体芯片外观视觉检测项目中。针对搜索ROI区域时，由于待测芯片的倾斜而导致搜索存在偏差甚至错误的问题，实现了一种运用特征小模板对倾斜图像进行匹配和角度计算并校正图像的方法。利用特征小模板对小角度倾斜不敏感的性质，在半导体的视觉检测应用中，通过两个小模板的匹配结果对待检测芯片图像进行倾斜校正，然后再进行ROI区域搜索。在执行时间增加很小的情况下显著提高了精度。保证了后续的各项外观参数检测的实时、准确与可靠性能。该方法已成功应用在某企业半导体芯片外观视觉检测中，实际运行表明此方法是可靠和成功的。     

基于计算机视觉的指针仪表盘识别算法与系统设计

基于计算机视觉技术，设计实现了一种高效的指针式仪表自动化识别系统。该系统可以通过摄像头实时采集仪表盘图像，经过预处理后使用Hough圆检测方法定位表盘位置，并结合Hough变换与边缘聚类分析识别指针角度，利用预设仪表模型计算得出指针读数。实验结果表明，该系统实现简单，使用方便，可满足高精度与实时性的识别要求，并且在动态场景中具有较好的抗干扰性，对摄像采集与计算平台硬件性能要求不高，在工业与生活中具有很好的应用价值和发展前景。     

基于复合Zernike矩相角估计的图像配准

提出了一种基于复合Zernike矩相角估计的图像配准方法.首先,利用尺度不变检测子Harris-laplace检测图像中的兴趣点作为初始特征点,计算以兴趣点为中心、邻域具有尺度不变性的Zernike矩;提出一种鲁棒的相角估计方法,用于估计两个归一化区域的旋转角度值.然后,利用Zernike矩的幅值和相角信息,通过比较每个兴趣点邻域Zernike矩的相似度提取出初始匹配点.最后,提出一种迭代角度修正算法用于精确估计变换参数,并对输入图像进行几何变换后将两幅图像配准.实验结果表明,该算法可在尺度缩放、任意角度旋转以及噪声等复杂条件下实现图像的高精度配准.当旋转角度误差小于20°时,图像的平均覆盖率达到94.125％,有效降低了误匹配的概率.     

关于数控车床的改进设计研究

以现有数控车床为研究对象,对其结构进行了改进设计,通过开展车床硬件系统的匹配优化和驱动电机的运动过程分析,掌握了驱动电机的运动规律,并将优化后的数控车床系统进行了现场应用测试。结果表明,该数控车床系统整体性能运行良好,其加工精度和运行状态均可控,可实现对零部件的较好加工效率和产品质量。优化后的数控车床不仅能大大提高零部件的加工质量和精度,更对增加制造企业的核心技术竞争力、提高企业经济效益具有重要作用。