基于亚像素边缘的摄像机标定板特征提取算法

目的在视觉测量领域,摄像机的标定精度是最终测量精确度的决定性因素,为了提高标定板特征的提取精度,提出一种基于亚像素边缘的提取方法。方法针对圆点标定板,首先采集标定板图像,对图像进行处理,获取像素级别边缘,然后以边缘像素点为中心,取3×3的数字窗口计算梯度方向,在梯度方向上进行像素点灰度的双曲正切拟合,获取亚像素级别边缘,最后对亚像素边缘按照圆形进行拟合,求得圆心坐标。结果实验表明算法的分辨率达到0.03个像素,精度可达0.1个像素。结论该算法具有稳定可靠,精度高,运算速度快等特点,能够应用于图像拼接和分割,特征提取和摄像机标定等领域。     

基于DSP技术的钢管内直径及内表面检测

提出了一种新的检测钢管内直径及内表面质量的方法。该方法采用高分辨力面阵CCD成像, 通过数字信号处理(DSP)系统进行图像采集,图像处理及计算。该方法速度快,精度高,实时性好,可以有效地检测钢管内表面的各种缺陷及钢管内直径。采用像素细分技术,测量精度可达0.05mm。     

基于机器视觉的零件特征尺寸提取算法

目的复杂型面零件功能特征多样,结构尺寸呈现空间分布,传统的手工检测方法无法满足检测工作要求,为提升检测效率,提出一种基于机器视觉的非接触式测量方法。方法使用CCD相机采集图像信息,对图像进行分析处理,获得圆的亚像素边缘轮廓,再通过最小二乘法进行圆拟合求得圆的参数方程,最后利用几何距离公式求得像素距离。通过系统标定求出像素当量,由像素当量最终求得圆与圆之间的实际距离。结果最小二乘拟合圆亚像素边缘检测算法稳定,抗噪性能较好,算法的分辨率为0.001个像素。结论该方法可正确、方便、有效地对零件进行尺寸测量。     

基于线阵CCD的曲面孔系位置精密测量系统

用线阵CCD扫描获取圆孔图像,通过图像识别确定圆心,实现孔系位置精密测量。以所提出的识别弦端点确定图像圆心坐标的算法,对500根弦的中点坐标进行滤波处理,可使识别误差接近图像像素距离。采用边缘慢、中部快的变速扫描方案,密化了有效采样点,使圆心坐标在X,Y方向的重复度均小于4μm。     

利用二次曲线拟合的CCD图像亚像素提取算法

在图像测量系统中，测量系统的精度与边缘提取的精度成正比关系，普通算法的精度为像素级，现在最常用的亚像素算法是重心法。本文提出了一种利用二次曲线拟合方法的亚像素边缘提取算法，介绍了算法的推导过程，并给出了实验结果。     

滚珠螺母形位误差的CCD测量

亚像素定位精度是影响图像测量精度的关键因素之一.提出一种改进的二次多项式插值法,将Canny边缘检测算子与3×3方向模板相结合确定边缘方向,再利用Sobel边缘检测算子计算边缘的亚像素位置,并推导了定位误差公式,使CCD的分辨率提高40倍.计算测量了滚珠螺母的滚道圆度、圆柱度、径向圆跳动及同轴度等形位误差,误差分别f1=0.013mm,f2=0.016mm,f3=0.022mm,f4=0.014mm.在测量滚珠螺母的滚道圆度误差时,提出了离散点非对称分布在圆周附近时圆度误差的最小区域评定方法.用简单的解析方法论述了算法的实现过程,只需进行数次循环计算即可准确求出最小区域宽度(圆度误差).消除了方法误差,减小了误废率,提高了测量精度.     

计算机单目视觉测量系统

为了精确实现对空间物体的测量,提出了利用线激光、单CCD相机、小孔成像与激光面约束模型的激光线测量法。引进三维信息已知的标准阶梯块,作为激光面约束的标定块。由计算机控制摄像头对实物连续拍摄和实时处理,提取激光线上的像素坐标,利用建立的模型将二维坐标转换成三维坐标,再以点云的形式重构出物体,实现三维自动测量。实践中检测系统测量精度可达到0.05mm。     

精加工零件尺寸视觉检测中的亚像素定位分析

使用CCD成像的机器视觉系统进行精加工零件尺寸检测时，图像轮廓边缘的亚像素定位分析是决定测量精度的一个重要因素．为了寻求精加工零件图像轮廓边缘的亚像素定位分析依据和计算方法，运用菲涅耳直边衍射理论研究了几何边缘在CCD检测图像中由衍射所形成的灰度分布，理论分析和实验测量都证实了衍射和摄像参数是产生和影响图像边缘灰度分布的主要因素．文中给出了基于衍射的精加工尺寸边缘图像检测时的亚像素定位分析依据和计算方法，对量块进行了对比检测实验，实验结果证实了所给方法的合理性和可行性．     

大气光通信中Turbo码的最大后验概率译码

为了精确实现对空间物体的测量,提出了利用线激光、单CCD相机、小孔成像与激光面约束模型的激光线测量法。引进三维信息已知的标准阶梯块作为激光面约束的标定块;由计算机控制摄像头对实物连续拍摄和实时处理,提取激光线上的像素坐标;利用建立的模型将二维坐标转换成三维坐标,再以点云的形式重构出物体,实现三维自动测量。实践中检测系统测量精度可达到0.05mm。     

嵌入式机器视觉光轴与物面垂直度调节新方法

为了提高二维视觉测量的精度,本文提出了一种嵌入式机器视觉光轴与物面垂直度调节的新方法(面积法).该方法将立体成像原理与数字图像处理结合,采用Harris算子与空间矩结合提取特征点亚像素坐标,利用海伦公式计算特定区域的面积,再根据相机镜头与被测物相对倾斜时特定区域的面积变化规律,准确的判断光轴与物面垂直度.实验证明,该方法操作简单,稳定性好,实用性强,能够很好的提高二维视觉测量的精度.该方法已应用在嵌入式机器视觉工业现场.     

Algorithm of locating the sphere center imaging point based on novel edge model and Zernike moments for vision measurement

High accuracy of locating the sphere center imaging points is crucial for the vision measurement system. This paper investigates the effect of projection projective model on extraction of the sphere center, upon which the sub-pixel edge-location algorithm based on the sphere projection model is proposed. The sphere center projection model is established by analysing the process of sphere imaging, and the sub-pixel edge-location algorithm consisted of the novel edge model and the improved Zernike moment computing is studied. The novel edge model based on the Erf (error function) is adopted for modelling the practical edge part, which obtains the edge distribution points with high precision. Then a closed-form solution of edge locating error compensation is calculated based on Zernike moments. Finally, the proposed method is verified via simulations and experiments. The relevant results show that the proposed method can accurately locate the sphere center imaging point, which further improves the precision and robustness of the vision measurement system.     

基于视觉的某炮弹药筒退弹槽槽底宽度精确测量研究

目的某炮弹药筒退弹槽底宽检测速度和精度要求比较高,传统的手工测量适应不了自动化生产的需要。方法用DH-SV1410型CCD摄像机及可调LED光源构建图像采集系统,并在VS2010平台上用C#语言编写一套基于机器视觉的测量系统。采用亚像素边缘轮廓提取方法精确定位退弹槽的边缘轮廓,并设计一个针对退弹槽底宽检测算法。结果通过对一个零件相同部位进行重复对比实验和多个零件测量对比试验表明,该系统在微米级上有误差,但最大误差最大不超过2μm。结论该系统的检测精度能够达到10μm,完全能满足某炮弹药筒在线测量的速度和精度要求,且测量结果不受主观因素的影响。     

A sub-pixel edge detection algorithm based on Zernike moments

Abstract

A novel hybrid technique of combining an improved morphological gradient operator and Zernike moments, named MGZ edge detection algorithm, is developed to meet the stringent requirements for measuring accuracies of charge coupled device metrology system. The mathematical morphological gradient and Zernike moment algorithm are discussed based on the pixels grey-scale and spatial structure information of the images. To improve the algorithm process, the image edge is oriented and extracted by using improved morphological gradient operator firstly; then, the calculation errors of the typical ideal step edge model are analysed and corrected by the proposed error compensation formula. The edge point is relocated with sub-pixel accuracy by means of Zernike moment operator based on the edge point vectors and the threshold value. Finally, the sub-pixel edge detecting of the image is attained. The extensive experimental results show that the measuring error of the edge point is compensated reliably and accurately, and the new algorithm has short operation time, more precise and stronger robustness to noise than the prior similar algorithms. Meanwhile, the proposed method can well meet the need of charge coupled device metrology system for sub-pixel edge detection.     

基于高斯积分曲线拟合的亚像素边缘提取算法

针对传统边缘提取算法定位精度低、对噪声敏感等缺点,提出一种基于高斯积分曲线拟合的亚像素边缘提取算法。通过曲面插值求取像素级边缘法截线上各离散点的灰度值,再进行高斯积分曲线拟合,寻找高斯积分曲线的均值点坐标,实现亚像素边缘的精定位。用量块直线边缘进行实验,并与现有亚像素边缘提取算法比较,实验证明基于高斯积分曲线拟合的亚像素边缘提取算法定位精度较高,可以达到1 μm,且算法可靠性高、计算速度快,能够用于高精度测量。     

一种无衍射激光图像亚像素边缘检测方法

为进一步提高无衍射激光图像的定中精度,提出了一种亮环亚像素级边缘点检测方法.首先,采用局域亮度最大方法,提取亮环像素级屋脊边缘点;然后,利用线性插值算法对每一像素级边缘点进行亚像素处理进而获得亚像素边缘点;最后,用最小二乘方法,将亚像素边缘点拟合定中.分别对距离光源40 m、50 m、60 m处,各连续拍摄的50幅图像(图像分辨率为640×480,光靶分辨率为0.057 2 mm/pixel)进行了处理,各位置处的亚像素级边缘点x方向定中标准差分别为0.021 4 nm、0.037 2 mm和0.042 3mm,y方向定中标准差分别为0.022 8 mm、0.035 1 mm和0.043 7 mm,明显优于像素级边缘点,实验结果表明,该方法切实可行.     

高精度星敏感器星点光斑质心算法

高精度星敏感器星点光斑的质心精度是星敏感器整体精度的基础,它需要达到角秒级的量级。因此,提出了一种基于亚像元相关法的星像质心算法。这种算法是利用互相关匹配实现图像定位的原理,将星像质心定位到亚像素上来提高质心精度。它可以克服由于系统误差和图像采集所带来的误差。根据系统的光学参数设计以及星像的光谱、亮度及其在视场中的位置特征,仿真得到点列图模型,针对视场内与光轴的不同夹角仿真制作一系列亚像元理想模板,然后对星像加高斯随机噪声,把有随机噪声的星像与理想星像进行相关运算来求星像质心精度。通过仿真实验,得到相关法具有较高的星像质心精度,定位精度可以优于1/12个像素的量级。     

基于数字图像的裂纹测量系统在X80管线钢全尺寸弯曲试验中的验证

该文提出一种测量结构变形过程中裂纹扩展长度的方法。搭建一种卷积神经网络来抵抗图像中噪声干扰并识别裂纹特征，通过卷积神经网络预测得到裂纹带的初始区域；基于该区域，又提出一种改进的裂纹尖端识别算法来计算裂纹尖端的精确位置坐标；根据位置坐标得到裂纹长度信息。通过增加摄像机的数量，可以同时检测不同位置和方向的裂纹。利用该文提出的方法可以得到裂纹扩展长度与加载信息(如疲劳周期)之间的关系。通过开展中心孔试样疲劳试验和X80管线钢全尺寸弯曲试验，验证了该方法的有效性和准确性。     

漆包线线径在线自动检测方法研究

提出一种漆包线线径在线自动检测方法,通过设计基于滑轮组的漆包线减震机构,有效地解决漆包线生产过程中震动幅度过大的问题。首先,对采集到的漆包线原始图像进行中值滤波、固定阈值分割、Sobel边缘检测;然后,进行三次样条插值运算得到亚像素边缘点,采用最小二乘法拟合上下边缘直线;最后,通过分割边缘直线方法计算漆包线线径。现场测试结果表明:应用该方法开发的系统分辨力为0.00018mm,能够满足企业±0.001mm检测精度要求,线径检测结果的测量不确定度为(0.1619±0.0001)mm,置信概率p=0.95,自由度ν=24,重复性检测与第三方检验机构得到的检测结果一致性较好。     

无缝钢管直线度激光视觉在线测量

应用多个激光线结构光传感器对无缝钢管进行光切 ,求出各个光切面中心点的空间三维坐标 ,通过空间直线拟合和误差评定算法 ,由此确定钢管轴线的直线度。本文提出了无缝钢管直线度激光视觉在线测量方法 ,推导出数学模型 ,并进行实验研究 ,给出了实验结果。