基于计算机视觉的光学目标自动定位系统

本文运用计算机视觉检测技术,提出了一种新的光学目标自动定位系统,导出了自动定位数学模型,分析了定位精度.运用计算机视觉定位技术开发的ZYZ-620PCB自动定位钻机.定位钻孔精度优于25μm.实践表明,计算机视觉光学目标自动定位系统具有高精度、快速实时的优点,在工业领域必将有广泛的应用前景.     

机载控制视觉目标定位系统的设计与实现

机载控制视觉目标定位系统广泛应用于航空控制领域,对其进行设计和实现具有重要应用意义。针对机载控制视觉目标定位的特征,设计并实现了机载控制视觉目标定位系统,分析了系统的总体结构,包括视觉模块、飞控模块、导航模块以及无线传输模块,给出了系统主控箱、CAPA800主控制器、PCI04总线标准的主板、视觉传感器、PM1270T144C5N芯片的硬件结构,给出了系统的软件流程和视觉处理模块的流程,分析了基于CCS3.3代码开发调试平台的系统代码设计,最终实现机载控制视觉目标定位系统的设计与实现。实验结果说明,所设计系统获取的机载控制视觉目标清晰、有效,并且具有较高的目标定位效率和精度。     

基于单目视觉的机械臂目标定位系统设计

在筒子纱染色的工业生产中,获取机械臂及纱杆锁扣的相对位置实现机械臂的精确定位和抓取目标是染色过程的关键技术。设计了基于单目视觉的机械臂目标定位及光学测量系统,通过单目光学成像的方式实时获取锁扣目标的图像,结合图像分析算法解算出目标空间位置以及目标与机械臂的相对位置。利用OPC通讯技术,将目标的空间位置信息传输给机械臂控制模块并控制机械臂的运动实现目标的抓取。通过现场实验,机械臂定位系统的定位误差在2mm范围内。     

基于计算机视觉的屏板精密定位系统研究

针对荫罩式等离子显示器屏板定位的特点, 研制开发了一套基于计算机视觉的荫罩式等离子显示器屏板精密定位系统, 系统以工业控制计算机为核心, 取CCD信号为控制信号, 由微机控制实现高精度位置检测及全自动精密定位, 从而实现等离子显示器前基板、荫罩和后基板三者之间的全自动精密定位。采用的快速图像边缘检测技术、特征图形标识识别技术和精密驱动控制技术, 可有效提高位置检测信号的灵敏度及定位速度。系统在软、硬件方面采取的一系列抗干扰措施, 确保了较高的定位精度及工作可靠性。实验结果表明, 基于计算机视觉的精密定位系统可获得±5μm的精密定位, 对荫罩式等离子体显示器的产业化具有重要的实用价值。     

高精度自动贴片机视觉系统定位算法研究

针对高精度自动贴片机的关键技术视觉识别定位算法进行了研究,针对贴片机PCB板标记点及元件图像的特点,提出了结合图像分割、几何特征识别与模式匹配的图像识别及定位方法。根据以上算法开发了针对视觉定位系统的图像识别软件,并用PCB板图像及元件图像进行识别定位验证。实验结果表明,该算法能够有效地完成贴片机视觉系统的识别定位任务。     

双星光学观测体系的目标定位误差分析

为提高双星光学观测体系的定位精度,构建了新型双星光学定位系统。通过对卫星、光电观测平台的建模,构建了地惯系下平台与目标间的观测矢量模型。利用几何定位算法,推导出了地惯系下的目标定位模型与定位误差模型,并利用蒙特卡罗法获得了定位误差分布。在此基础上,引入了小波理论进行误差的优化重构,以提高双星光学观测体系的定位精度。利用测量数据进行仿真,结果表明,引入小波理论对目标定位误差进行降噪重构后,可以使目标定位精度提高30%,为工程上减小目标定位误差提供了新的思路。     

基于结构光视觉引导的工业机器人定位系统

为实现工业机器人对目标对象的三维定位,提出了一种线结构光视觉引导的新型工业机器人定位系统。以工业相机、激光器和振镜组成的线结构光自扫描测量装置作为视觉传感器,借助振镜转动实现激光平面对目标对象的扫描,获取目标对象在相机坐标系下的三维位姿。为了将目标对象的三维位姿从相机坐标系转换至机器人工具坐标系,提出了机器人手眼关系与工具坐标系联合标定的方法,最终实现了工业机器人对随机位姿目标对象的三维定位。实验结果表明,系统具有较高的定位精度,其灵活性和稳定性满足工业现场的应用要求。     

基于通用模型的光学载荷成像建模与分析方法

在时敏目标精确打击、导弹预警、光学遥感和测绘等应用过程中,光学载荷成像定位精度是最为重要的性能指标之一。光学载荷成像变换过程可以等效为目标点到像点的坐标变换过程。提出了一种基于成像链路分解与有限差分的光学载荷成像定位建模和分析方法。分析了典型光学载荷成像链路的组成,定义了成像变换坐标系统,分析了坐标系之间的变换关系;基于光学载荷成像模式,建立了光学载荷通用成像定位模型;提出了基于有限差分的光学载荷成像定位系统模型参数灵敏度和成像定位误差计算方法;采用摄影测量解析计算模型对所提出的模型方法进行了验证。结果表明,该方法可以得到高精度的计算结果,由于考虑了成像链路的更多细节,所以可实现更加复杂的系统建模和分析。     

大尺寸全视场目标点的自动定位方法

提出了一种目标点全视场自动定位方法,该方法利用回光反射标志点的强反射特性和目标点特征,采用粗精两级定位自动获取目标点中心.实际操作中只需预先设定相关的阈值参量,可快速获取图像中的所有目标点的图像坐标,极大地提高了视觉测量的效率和自动化程度.对于3 008×2 000 pixel大小、包含约140个目标点的RGB图像,利用该方法定位所有目标点的用时为14.9″,定位准确度为1/10 pixel.     

空间瞬态光辐射信号定位系统电路设计与实现

研究并设计了基于光学定位法的空间瞬态光辐射信号定位系统.该系统与能量探测系统协调工作,在能量探测系统识别到目标信号后,经过定位探测、行列编码存储及DSP处理计算,最后输出闪光信号光斑的重心坐标.介绍了系统组成及各部分电路的实现方法,并给出测试结果.实验表明,系统定位准确、设计方案可行.     

共聚焦生物芯片扫描仪中PMT电流增益的自动控制

根据共聚焦生物芯片扫描仪获得的图像,设计了计算机控制下的PMT电流增益自动控制系统.根据计算生物芯片图像的灰度分布与期望灰度分布的差异,得到期望灰度分布时PMT的期望电流增益,进而获得PMT的期望控制电压.一个12位数模转换器产生期望控制电压,自动控制PMT电流增益的调节,控制电压精度高达2 mV.实验结果表明,所设计的PMT电流增益自动控制系统可快速、准确地实现PMT电流增益调节,并具有稳定性高、抗干扰能力强的特点.     

位置探测器PSD应用于三维坐标测量的理论研究

提出了一种应用位置探测器 PSD进行三维坐标测量的新技术 ,介绍了由三套 PSD对空间发光点交汇成像而构成的三坐标测量系统。阐述了该系统的测量原理及测量精度分析。该系统具有结构简单、应用方便、自动化程度高、测量精度高、适用范围广等重要特点 ,可有效地应用于机械制造、机器人及汽车检测、航空及医学等测量领域     

一种数字摄录一体机的畸变校准方法

畸变是评价光学成像系统像质的一个重要参数。在建立系统的畸变数学模型的基础上,利用计算机辅助方法,通过精确定位被测CCD摄录一体机光学中心的位置,由被测系统采集高精度目标靶的图像,并对数字图像进行处理,实现了对CCD摄录一体机畸变的测量。通过软件对系统进行畸变校正,可使被测系统的畸变测量的相对不确定度达到了0.11%。畸变校正技术可用于电视制导、航空测绘、飞船交汇对接等方面。     

一种成像测量靶面同心圆的自适应检测算法

针对特殊环境下基于CCD成像的高准确度测量系统中,由于摄像机沿轴运动和绕轴旋转过程中其光学中心和靶面同心圆圆心不同心及同心圆图像的圆心在一定范围内随机变化而影响测量结果问题,提出了一套基于小范围内改进的Hough变换的共点直线检测快速算法、基于统计采样的同心圆分割区域自动划分算法、基于最小二乘拟合的同心圆参量高准确度检测算法.实现了对同心圆的自适应区域划分和高准确度检测.仿真和试验证明了该算法的有效性.     

Analysis on 3D object measurement based on fringe projection

A coordinate measuring method is presented, which is specially devised to perform the measurement of coordinates with projected fringe techniques of projectors in three dimensions. The system is composed of two parts: one is a target which can move freely in three dimensions, and the other is a stationary two-dimensional array of photodetectors. The mini-projector is tied to the target, and the projected fringe is monitored by the photodetectors. The phase of the photodetectors can be precisely measured with the phase-shifting algorithm, so that, the xyz location of the target can be determined with the geometric model of multilateration using the method of optimization. In this paper, the measuring principle, iterative method, computer simulation and preliminary results are given. The phase-shifting technique has the advantages of high accuracy and noise endurance. The method will provide the basis for follow-up iterative optimization calculation. The experimental results prove that the proposed coordinate measuring method is of high precision.     

具有图象处理功能的激光荧光内窥系统的研究

内窥镜荧光图象系统是体腔内早期肿瘤诊断和定位的有效手段.但是早期开发研究的LFE荧光成家系统由于存在假阳性和假阴性误诊而限制了它的广泛开展和应用.本文仔细探讨了该系统产生误诊的原因,并在此基础上提出了使用计算机图象处理技术的荧光图象系统,而且通过实验验证了这种新技术,它能有效地克服假阳性和假阴性误诊,为体腔内肿瘤的诊断提供可靠判据.     

激光轮廓测量中的光强自动控制研究

脉宽调制技术目前已广泛应用于高频电磁加热系统、开关电源等领域1，本文首次将脉宽调制技术用于激光扫描测量系统，解决了激光扫描测量中国不同材料对激光的散射光强不同、不同曲面对激光光强反射各异以及物体表面镜面反射等问题给测量精度带来的严重影响2，利用激光扫描系统中的摄象机直接作为光强反馈系统，实现了测量过程中的光强自动控制，有效地降低了光强饱和等问题给测量带来的误差．     

利用改进自动编码器光谱法预测土壤有机质

提出一种改进自动编码器方法,用于利用近红外光谱预测大尺度下土壤有机质含量等级。首先,提出改进自动编码器算法框架,将传统的用于重建输出的自动编码器与分类器相结合;对改进自动编码器中的损失函数进行定义。然后,将改进自动编码器应用于预测土壤有机质含量等级的近红外光谱分析建模问题中,使用双层前馈神经网络实现了改进自动编码器的编码器、解码器和分类器。最后,使用大尺度土壤光谱数据集对模型进行训练,预测土壤有机质含量等级,并与主成分回归、支持向量机等方法的效果进行对比。实验结果表明,基于改进自动编码器的土壤有机质含量等级分类准确率为63.05%,高于其他方法。利用该模型预测大尺度下土壤有机质含量等级有较好的表现。     

神龙一号电子束束参数测量系统猝发式的精确触发方式研究

为了准确了解电子束随时间变化的性能, 在神龙一号直线感应加速器上进行电子束束参数测量时要求测量系统精确地同步于电子束的产生和输运. 其功率系统开关放电波形后沿幅度高达250kV, 下降时间约20ns, 并且从该下降沿到电子束打靶的时间有145ns, 抖动1—2ns, 非常稳定; 如果以陡峭的后沿作为测量时间基准, 则可以获得与其抖动相同量级的同步精度. 因此通过对其波形的下降沿进行微分来获取测量系统的触发信号, 选择合适的微分参数可以得到对应于下降沿 约ns级精度的测量时间基准, 通过采用光纤驱动电路完全消除了高压开关对低压测量系统的干扰, 保证测量系统正常工作. 该方法消除了传统触发方式因延时长、精度低、抖动大等对确定测量时间基准的不利影响, 满足了使用高速测量设备准确获取电子束不同时刻的束参数波形的精确触发要求.