多联融合优化模板匹配的纱纸管分类方法

圆锥纱纸管的自动分类识别一直是该部件智能制造方面的技术难题,针对传统图像分类方法无法兼顾速度与精度,以及深度学习成本大、部署难、硬件要求高等问题,提出了一种基于多联融合优化模板匹配的纱纸管分类方法。采用多个改进算法及策略并使用三次数据降维加快模板匹配速度。将用于运动估计的优化算法SEA(successive elimination algorithm)用于模板匹配中,并把该算法的阈值改进为自适应阈值,用于加强算法鲁棒性;采用小波金字塔进行数据降维,减少运算量并提高运算速度;最后采用十字灰度特征模板代替传统SAD(sum of absolute differences)算法及其模板计算性能指标,并采用提前停止迭代搜索的策略进一步滤除数据,设置累计误差阈值来提前停止搜索。匹配实验表明,本文的改进算法保证了精度,并且匹配速度达到了0.126 s左右;对比、消融实验表明,本文算法在保证了精度的前提下,速度比传统SAD算法提升了近11倍,相比于一些其他经典的方法在速度上也均有提升,证明了该方法的有效性。     

基于Bertrand曲面模型的边缘检测算法

针对图像边缘检测过程中噪声抑制与细节保留不能兼顾的问题,提出一种基于Bertrand曲面模型的边缘检测算法.在确定像素级边缘的基础上,选取沿边缘方向的带状域为拟合区域,利用Bertrand曲面具有沿母线各点的法线与母线共面的性质,将拟合曲面区域内的像素点信息转化为边缘曲线的活动坐标,并对转化后的像素点坐标和归一化灰度值进行拟合,求得亚像素边缘到像素级边缘的法向距离,实现图像亚像素边缘的检测.用视觉测量系统对量块直线边缘进行实验,并与改进Facet曲面拟合亚像素边缘检测算法比较,说明基于Bertrand曲面模型的边缘检测算法具有较高的定位精度,测得一等量块的直线度误差在1μm以内,多次测量的误差平均值为-0.811μm,可靠性高.通过机油泵泵体测量实例,说明本文算法可以应用于机械零件的精密测量,尤其适用于中心距、孔径等的测量.     

基于改进Harris的低动态载体速度的快速计算方法

针对光照分布不均匀的室内环境下低动态载体速度计算实时性较差的问题,提出一种基于改进奇异值分解(SVD)-Harris的低动态载体速度快速计算的新方法。利用SVD对相邻两帧视觉图像分别进行压缩与重构,并结合改进的Harris角点检测算法对两帧图像进行特征点的检测;利用归一化互相关(NCC)模板匹配算法对相邻两帧视觉图像的特征点进行粗匹配;利用随机抽样一致性算法进行误匹配点对的剔除;利用特征匹配点对的信息对载体的速度进行计算。实验结果表明:传统算法的平均计算时间为3.07s,而改进算法的平均计算时间为0.71s,且传统算法的误匹配率远大于改进算法。与传统的NCC模板匹配方法相比,所提算法不仅保证了低动态载体速度计算的精确性,而且显著提高了载体速度在光照不均匀的室内环境下的计算效率,该研究为实现室内移动机器人实时视觉导航提供了理论依据。     

模糊理论改进算法的CT图像弱边缘检测

为改进传统工业CT图像弱边缘检测效果及速度不佳问题,研究了基于分步式模糊推理法与改进解模糊算法的CT图像弱边缘检测方法。选取了相关度、一致性测度、梯度作为模糊化特征,推理过程中相对于整体推理法,采用了Mandani推理法依据简化的推理规则表进行分步模糊推理,在解模糊过程中依据隶属度函数图像提出改进解模糊方法。通过实验验证得出分步推理法对CT图像弱边缘的检测效果更好。在保证解模糊精度的前提下,采用重心法改进的解模糊法,相对传统方法计算速度有了很大提高。     

基于蚁群算法的辊式涂布涂层厚度图像检测

针对目前辊式涂布涂层厚度检测效率低、准确率低等问题,提出一种基于启发式蚁群算法的辊式涂布涂层厚度机器视觉检测方法。采用Canny算子的原理提取出边缘信息,得到了边缘点的先验知识;然后建立了改进的蚁群算法的边缘追踪模型,实现了信息素和启发信息对蚂蚁的导向作用,同时较好地避免了蚂蚁在非边缘区域的分布和行走,解决了传统蚁群算法中随机性与正反馈两种机制的协调问题,使用改进蚁群算法的机器视觉法进行测量实验,与机理建模法对比最大误差为5.74%,平均误差为4.04%,满足实际生产需要。     

横向调制偏振光测量导轨直线度

介绍了一种测量导轨直线度误差的新方法,利用偏振干涉原理调制出一束偏振角随光束横向坐标线性变化的特殊线偏振光光束,通过一个随直线度误差移动的光缝测量出光束中不同位置的偏振角,根据直线度误差与偏振角之问的线性关系,实现对直线度误差的测量.从理论上对该方法进行了论证分析,进而详细介绍了光学调制器的组成,设计了偏振角测量的光电组件,并进行了相应的实验.实验结果分析表明,该实验装置的直线度误差与偏振角之间的直线拟合相关指数R2优于0.9995,且测量直线度误差范围不低于0.5 mm,构建的测量系统经标定后测量分辨力可以达到亚微米级,测量不确定度达到1μm.该方法不仅实现方便、可靠性较高,而且可以克服测量时由于光强变化、导轨形面误差对测量结果的影响,稍加改进即可实现二维直线度误差测量,测量精度与自准直仪相当,具有一定的理论研究意义和较强的实际应用前景.     

利用三次样条插值提高自准直仪的准确度

为了提高自准直仪的准确度,利用三次样条插值法对CCD像元进行细分,并利用直线边缘拟合法检测图像边缘.实验采取独立的测量手段,将自准直仪的实际转角和算法计算得到的角度值进行比较,分析其准确度.实验结果表明,该方法能明显提高自准直仪的准确度,准确度达到0.1角秒.     

一种快速高精度激光CCD自准直仪圆目标中心的定位方法

为满足高精度测量和瞄准跟踪系统中对激光CCD自准直仪的测量精度和实时性的要求,提出一种快速高精度激光CCD自准直仪圆目标中心的定位方法。首先利用变结构元广义形态学边缘检测算法,充分提取图像边缘细节信息的同时抑制图像噪声的影响,然后采用多项式插值算法对圆目标轮廓进行快速亚像素定位,最后利用最小二乘拟合方法实现了圆目标中心的精确定位。实验结果表明,该定位方法稳定性好,定位精度高且实时性强,应用该方法改进后激光CCD自准直仪的测量精度由2″提高到±0.25″,且单次测量时间小于0.23s,可满足激光CCD自准直仪在小角度测量和瞄准跟踪等领域的高精度实时测量需求。     

基于双频激光干涉仪的显微模板精密测量

为了对光纤阵列测量的高精度显微模板进行精密检测,采用双频激光干涉仪结合显微视觉系统,通过骨架化、腐蚀法、质心法等算法对显微图像进行计算处理,实现模板特征刻线的提取与精确定位。对模板上8条刻度线之间的间距分别进行重复测量和组合测量,实验结果表明重复测量的标准偏差不大于0.07 m,组合测量的标准偏差不大于0.04 m。介绍了测量系统构成与工作原理,并对测量过程进行了精度分析,分析结果表明测量过程的极限误差不大于0.10 m。     

激光雷达距离像的实时边缘检测

针对激光雷达距离像边缘检测精度低、抗噪性能差和需要人为设定阈值的问题,提出一种改进Sobel算子的边缘检测算法,算法通过增加梯度检测方向提高算法的边缘定位精度,采用中值滤波计算局部距离像边缘阈值,在实现自适应阈值的Sobel边缘检测的同时增强算法的抗噪性能,同时采用FPGA硬件加速,实现算法实时性边缘检测.此外,设计激...     

钢管直线度的机器视觉测量系统设计

针对钢管在空间方向直线度的测量,采用机器视觉方法,通过获取钢管上下边缘图像,求得钢管中心轴线坐标,评定直线度误差.在整体设计过程中,照明系统采用背光照明方式和平行光管光源,采用双高斯结构设计了光学成像系统基本结构,并用Zemax对成像系统进行了优化设计和像质分析.根据钢管边缘图像的特征,采用了一种新方法——相邻行灰度差...     

直线度误差的光电非接触测量方法

基于光电检测技术,利用回转和轴向进给伺服系统,通过激光扫描检测系统测量刀口尺与被测零件素线之间的间隙,实现了对直线度误差的非接触自动测量。详细论述了直线度误差的测量方法和光电检测系统,通过实验对系统的测量精度进行了验证。     

“声光衍射与液体中声速的测定”实验改进探析

本文在分析"声光衍射与液体中声速的测定"实验原理的基础上,提出了实验改进方法,组装了一套简单可行的测量衍射光斑中心位置的实验装置,减小了传统实验方法中测量光斑间距的误差,提高了实验精度。     

一种基于梯度的直线段检测算法

针对传统直线段检测算法计算量大、鲁棒性差的不足,本文提出了一种在数字图像中检测直线段的算法.图像梯度对于检测图像中的边缘结构具有重要意义,算法首先求取图像梯度的模值和方向;然后根据梯度模值伪排序结果采用梯度区域增长方法扩张方向一致的邻域像素,得到的连通像素区域作为直线段候选区域;最后用外接矩形描述候选区域,其长轴和短轴可作为直线段判定标准,满足判定标准的长轴就是所求的直线段,并用MATLAB对图像进行仿真实验.结果表明:本文算法耗时8.87 s检测出了108条直线段,与传统算法相比,不但耗时降低了17%,而且检测出的直线段增加了16%.     

基于精密测角法的测绘相机分组渐进标定算法

针对精密测角法标定测绘相机内方位元素中理论误差和观测点分布状态对标定精度影响的问题,提出了一种基于精密测角法的分组渐进标定算法。提出的算法包括2个部分：采用分组渐近方式调整精密转台零点位置,减小了理论误差;对每组观测数据引入了数据一致性约束,消除观测值分布、数量对标定结果的影响。最后,给出了分组渐进算法的精度分析。实验数据显示,在相同试验环境条件下,分组渐进标定算法中主点、主距标定精度比精密测角算法分别提高了2.43倍和2.00倍,可达到2.12 μm和4.02 μm,表明分组渐进标定算法提高了标定精度。     

脉冲激光测距时间间隔测量技术

在脉冲激光测距系统中,为提高时间间隔测量的精度,采用插值法进行时间间隔测量。在分析传统的数字计数法测量原理与误差的基础上,重点研究了插值法。其测量对象针对传统数字计数法中待测脉冲上升沿与下一个量化时钟脉冲上升沿之间的时间间隔。测量采用电容充放电技术,把时间间隔加入到一个时间扩展模块(通常为一只高精度的电容),实现时间上的放大,再对放大后的时间进行测量,可提高时间测量的精度。利用该方法得到的时间间隔测量精度可达到100 ps,对应于1.5 cm的测距精度。     

一种改进的光学层析图像重建方法

Alexander D．Klose将联合差分方法用于光学层析图像重建的梯度计算中,但给出的对光学参量的求导算法有局限,他的算法只能实现对边界点光学参量的导数计算,而无法实现对内部点光学参量导数的计算,会导致图像重建失败。在联合差分算法的基础上,研究了针对内部点光学参量的求导方法,给出了一种基于树形结构的对内部点光学参量求导的策略。具体实现时,为了降低计算复杂度,采用近似梯度计算方法。算法的仿真实验结果表明：该方法可以有效地实现对内部点光学参量的导数计算,提出的近似计算方法可降低梯度计算复杂度,提高运算速度,并可得到良好的图像重建质量。