图像匹配算法在跟踪印花系统中的应用

针对实时性要求较高的跟踪印花系统,提出了一种利用图像灰度特征进行跟踪匹配的算法.新方法首先通过比较直方图特征进行粗匹配,挑选出模板存在可能性较大的区域,然后通过计算横向与纵向的投影特征来实现模板的精确匹配.实验结果表明,相对于传统的灰度互相关算法,新算法匹配效果更为精确,同时减少了计算量,能够很好地满足印花系统高实时性的要求.     

193nm光刻投影物镜的研究

为了跟踪国际光刻设备的发展,介绍了工作波长为193nm国际主流光刻机的发展现状,对光刻机的核心—投影物镜的设计原理进行了分析,针对投影物镜光学系统参数、光学结构、光学材料和机械结构进行了深入探讨,最后对中国光刻机的发展前景进行展望。     

基于机器学习识别与标记分水岭分割的盲道图像定位

视觉导盲仪是一种旨在解决盲人出行困难的导盲设备,为了实现视觉导盲仪诱导盲人找到盲道并沿盲道行走,提出了一种基于机器学习识别与标记分水岭分割的盲道图像定位算法,通过离线训练与在线的识别、分割来定位盲道区域。首先对盲道图像进行视角变换的预处理,根据盲道的地面方程将变化的倾斜视角转换为固定的俯视视角,消除射影变换带来的失真;然后利用局部二进制模式描述子提取鸟瞰图的纹理特征,以自适应增强学习算法离线训练盲道识别分类器;进而利用分类器对鸟瞰图像进行在线识别,粗略确定盲道区域;最后将识别结果进行形态学处理后作为标记,利用标记分水岭算法得到精确分割的盲道区域并定位盲道中心线。在研制的视觉导盲仪上进行验证,结果表明盲道定位准确率达到了95.44%,速度平均每秒8帧,具有高准确率的同时达到实时性要求,为盲道的准确三维定位提供了必要条件。     

涉及空腔制造的最小长度尺寸限制的清晰结构拓扑优化设计

针对以结构柔顺度最小为目标函数,涉及空腔制造的最小长度尺寸限制的结构拓扑优化设计问题,提出了一种新的拓扑优化求解方法。首先,为了消除现有的结构实体相及空洞相的相同的光滑Heaviside映射导致的强烈对立矛盾,引入光滑Heaviside映射和修改的光滑Heaviside映射分别进行实体相及空洞相的设计变量过滤;而后,构建了合理和协同的涉及实体相和空洞相的几何最小长度尺寸限制的结构拓扑优化模型;利用MMA算法,形成了一种新的涉及实体相和空洞相的几何最小长度尺寸限制的结构拓扑优化算法。给出的算例结果表明,与现有方法比,该方法可解决结构实体相和空洞相的几何最小长度尺寸控制问题。且所提方法可获得清晰0/1分布的优化结构拓扑。     

3DP工艺中STL模型中心排样策略研究

针对3DP工艺中零件排样问题,由于不同零件成型方向所产生的阶梯误差存在差异,因此排样过程零件旋转受到限制。同时为了避免零件间受到粘结剂渗透影响,它们之间需预留间隙。基于粉床中心位置零件的成型质量要优于四周,提出了一种基于投影算法的STL模型中心排样策略。该方法将三维排样问题转化为二维不规则排样,以排样环作为零件的移动路径,排样点作为模型移动的参考位置,并以二维平面上的圆形空间评价排样结果,从而实现了多个零件中心排样。以两类典型的STL模型进行了三组算例的中心排样实验,结果表明：该中心排样策略对不同类型的零件均取得了较好的排样效果。     

基于面结构光投影法的刀具几何参数测量研究

先进制造技术中高效切削刀具的几何形状与几何参数是否合理直接影响刀具的使用寿命以及产品的加工质量,针对这个问题,采用面结构光投影法对高效切削刀具的几何参数进行非接触式测量,此方法不仅能够准确重建出用于其几何参数测量的刀具三维模型,还能够直观反映刀具表面有无缺陷。主要对面结构光投影法基本思想、测量系统数学模型和点云旋转拼接进行了研究,并给出了刀具转台坐标系和CCD摄像机成像坐标系之间的变换关系,并对直柄麻花钻进行测量实验,实际结果测量结果的比较表明面结构光投影法可有效对刀具进行测量,且测量精度较高。     

基于旋转投影二进制描述符的空间目标位姿估计

为了实现基于点云的空间目标相对位姿快速估计,提出一种旋转投影二进制描述符(BRoPH)。该描述符首先建立特征点处的局部参考坐标系,然后通过旋转投影局部点云生成不同视角下的密度图像块和深度图像块,最后根据图像块生成特征点的多尺度二进制字符串。针对位姿估计对实时性的要求,在分析BRoPH Hamming距离分布的基础上,提出了基于Hamming距离阈值的特征匹配策略,用于剔除潜在的错误配对,加快位姿估计收敛速度。最后,在基于局部特征描述符位姿估计框架下分别与SHOT描述符和FPFH描述符进行了比较。结果表明:BRoPH描述符在仅需要SHOT和FPFH平均内存1/80的基础上,得到了远高于SHOT和FPFH的平均位姿估计精度,其平均姿态误差小于0.1°,平均位置误差小于1/180 R。此外,基于Hamming距离阈值的特征匹配策略使得BRoPH的位姿粗估计速度加快了7倍,总体位姿估计频率超过7Hz,比SHOT和FPFH分别快3~6.8倍。该方法具有占用内存小、计算速度快、位姿估计精度高和抗干扰能力强等优点,满足基于点云的空间目标位姿估计实时性要求。     

工字形激光焊件中批量缺陷定位数据的自动提取

为了确定工字形焊件中批量缺陷的空间位置,采用多视角几何的方法对其进行了无损检测.提出了工字形激光焊件中小缺陷的深度与偏移量计算的数学模型,确定了精密焊缝中小缺陷的深度和偏移量.对影响缺陷定位精度的因素进行了理论分析,得出了影响缺陷定位精度的主要因素.为了实现焊件的快速检测和提高检测的鲁棒性,在缺陷分割与细化的基础上提出了缺陷投影距离自动提取的算法,并采用模拟缺陷的方法对上述算法进行了验证.结果表明,该方法是可行的.     

基于肤色模型的机动车驾驶员面部定位的研究

目前,利用驾驶员眼睛的状态来判断驾驶员的驾驶疲劳情况得到了广泛的应用,而驾驶员面部的定位是实现眼睛检测的关键因素之一。本研究将驾驶员图像映射到YCbCr空间,利用肤色在YCbCr空间的分布特性建立肤色模型,分割出肤色并得到人脸的区域。     

基于共线特征点的摄像机镜头畸变校正

提出一种基于未知世界坐标共线特征点的未标定摄像机畸变校正算法以及基于预计算模板的快速实现方法。利用直线的透视投影不变性来估计镜头的畸变参数,不需要知道摄像机的内外部参数,也不需要知道任何空间特征点的世界坐标,简化了镜头畸变校正的过程。该方法的特点是需要的已知条件少,算法简单,易于实施,算法的计算速度快。试验结果表明,该方法能准确快速校正由摄像机镜头畸变引起的图像几何畸变,对机器视觉系统是可行的,预计算模板实现方法大大地降低了计算量,为镜头畸变校正实时应用奠定了基础。