远距离采集图像损伤区域三维重建仿真研究（英文）

远距离采集图像的损伤区域形状基属性形变和噪音难以消除,三维重建难度大,传统重建方法不能有效修复损伤区域。提出基于体像素插值的图像损伤区域三维重建方法,在远距离图像采集中形变不规则的前提下,利用产生奇异点的规律进行奇异点插值补偿,提取到图像仿真投射映像属性点的非齐次矩阵后,利用体像素补偿损伤区域奇异点,并通过边缘冲突原理进一步消除奇异点,获取到更加真实的远距离采集三维重建图像。实验结果证明:所提方法增强了远距离采集图像损伤区域三维重建的信息量。     

板料零件网格坐标图像特征提取算法研究

为进行板料零件冲压成形分析,采用网格坐标图像的视觉测量法进行变形区域塑性主应变分布的测量.该方法基于视觉测量变形区域应变分布;通过二维网格坐标图像的特征信息完成物体的三维重建,其中图像边界和特征点是常用的图像特征信息.在传统Freeman链码边界追踪算法的基础上进行改进可节省运算时间,跟踪后产生单像素宽度的轮廓边缘.在MFC中创建了一个基于OpenCV的应用程序,在单像素边界图像的基础上,利用OpenCV库函数实现对图像特征点的提取.试验结果表明,利用OpenCV实现特征点提取能省去不少编程的复杂工序,具有速度快和效率高的特点.     

基于拉东变换和模糊增强的结构光焊缝跟踪图像处理

针对激光结构光引导焊缝跟踪过程中图像特点,首先对图像进行多角度拉东变换,然后找到变换后的图像中的激光条纹所对应奇异点,保持该奇异点附近点像素值不变,削弱该奇异点远点像素值,再进行拉东逆变换复原图像;最后采用模糊增强法对复原后的图像进行处理,可以获得清晰且少噪声的结构光图像.结果表明,该方法效果良好,抗干扰性较强,耗时较少,适合于激光视觉焊缝跟踪过程.     

内窥镜图像非线性畸变数字校正方法

内窥镜普遍采用了大视场的广角物镜,其图像存在桶形畸变。在对畸变产生原因和校正原理进行分析的基础上,提出一种新的内窥镜图像畸变数字校正方法。结合点阵样板校正的方法,根据畸变图像中圆点之间相互位置关系构造出理想图像圆点的位置,采用三次B样条插值函数分别对畸变图像像素在x坐标轴和y坐标轴方向上的偏移量曲面进行插值。利用曲面插值得到每个像素的偏移量,对各像素进行坐标转换得到校正图像,采用双线性插值方法对坐标转换时没有赋值的像素进行灰度插值。实验结果表明该方法原理简单,易于实现,可有效用于内窥镜图像畸变校正。     

基于FPGA的补偿滤波与焊缝识别方法

在视觉检测中,对焊缝图像的识别通常需要使用激光作为辅助工具,一束线型的激光中往往包含着大量的焊缝特征信息。由于CMOS图像传感器采集到的图像数字信息存在较大的噪声,提出一种基于线性滤波器的补偿滤波方法,利用图像传感器的红色通道对激光的强敏感性,用红色像素R的像素值去补偿其周边的像素值,以加强激光在图像中的特征。利用现场可编程逻辑门阵列(Field programmable gate array,FPGA)并行处理的优点,设计了一种FPGA驱动CMOS图像传感器,并采集其输出的图像数字信息的方法。图像数字信息以流水线的形式被FPGA处理,并通过焊缝特征图像计算出偏移信息。该方法减少了数据存取操作,从而减小了处理延时,具有很高的实时性。     

基于激光双目视觉的接缝三维重建

设计研制了结构激光双目视觉传感器,该传感器加入结构激光,很好地解决了立体视觉中对应点的匹配问题.利用该传感器采集接缝图像,开发了图像采集处理程序,实现接缝图像处理和特征分析,识别并提取了二维平面上接缝特征点的图像坐标.采用MATLAB软件实现了三维重建标定算法,根据双目视觉原理,由接缝特征点的图像坐标计算出其三维坐标,进行了三维重建,抽取了接缝三维几何尺寸、坡口类型、角度、间隙等焊接特征信息.     

基于激光视觉的钢结构焊缝图像处理系统

针对钢结构件品种多、批量小,焊缝形状位置一致性差,机器人重复定位过程复杂等缺点,设计了一种基于激光视觉的钢结构焊缝图像处理系统. 运用CCD工业相机和激光器,采集带有激光条带的焊缝图像,分别利用中值滤波柔化噪音,Otsu算法自适应阈值分割,开操作和形态学处理相结合去除图像中除目标像素外的小连通区域,提取激光条带的中心线,最终利用Hough变换对中心线直线拟合,得到特征点位置,并通过骨支架试验验证该技术的可行性. 结果表明,该方法可快速准确地检测到焊缝特征点,满足实际要求.     

基于图像过渡区的CO2气体保护焊焊缝识别算法

利用过渡区图像分割技术实现CO2气体保护焊焊缝的识别.采集到的焊缝图像在目标区和背景区存在过渡区域,在直方图上表现为双峰之间的谷比较宽广且平坦.通过对原始图像进行高端剪切和低端剪切变换,利用不同灰度像素的梯度信息来确定过渡区,进而利用过渡区来确定图像分割的阈值.克服了图像中非目标区域的影响,可以抗噪声和干扰.算法简单,实时跟踪性也较好.结果表明,该方法边缘检测效果良好,是一种比较适合CO2气体保护焊焊缝识别的方法.     

正交异性钢结构桥梁面板焊接区缺陷空间视觉定位方法

为了减少焊接桥梁因疲劳产生裂纹，减少安全威胁，提出正交异性钢结构桥梁面板焊接区缺陷空间视觉定位方法。利用视觉注意力机制分别采集方向和亮度显著特征图，通过融合算法将二者融合，生成初始焊接区域图像。使用二值化处理方法计算图像初始对比度和像素分布系数，设定像素阈值，去除噪声点，提高图像质量。采用改进区域生长算法确定生长准则，通过阈值更新的方式实现图像背景与目标分离，获取图像条纹斜率，比较相邻像素点的斜率值，将该值做为判断特征拐点的依据，提取缺陷特征；结合获取的特征，利用最近邻域法识别出缺陷，实现缺陷视觉定位。结果表明，所提方法能够获得高质量的视觉图像，定位误差小。     

涂层下金属腐蚀损伤的红外热波检测与评估

针对涂层下金属的腐蚀损伤不易被观察到而造成的安全隐患问题,制作了防腐涂层下的材料腐蚀模拟试件,应用红外热波技术进行检测,得到试件表面温度分布热图像,并在腐蚀区域和正常区域中取点,采集到相应区域的温度变化曲线和温差曲线.结果表明,红外热波方法对涂层下的腐蚀损伤具有较好的检测效果,腐蚀损伤区域和正常区域的表面温差达到最大的时刻是最佳检测时间,可用于估算涂层厚度.通过对典型时刻热图的处理,可实现腐蚀损伤大小和位置的定量识别,但检测结果受材料表面的均匀度影响较大.     

Probabilistic region growing method for improving magnetic resonance image segmentation

In this paper, we propose a new region growing algorithm called ‘probabilistic region growing (PRG)’ which could improve the magnetic resonance image (MRI) segmentation. The proposed approach includes a threshold based on estimating the probability of pixel intensities of a given image. This threshold uses a homogeneity criterion which is obtained automatically from characteristics of the regions. The homogeneity criterion will be calculated for each pixel as well as the probability of pixel value. The proposed PRG algorithm selects the pixels sequentially in a random walk starting at the seed point, and the homogeneity criterion is updated continuously. The proposed PRG algorithm is applied to the challenging applications: grey matter/white matter segmentation in MRI data sets. The experimental results compared with other segmentation techniques show that the proposed PRG method produces more accurate and stable results.     

小波和插值结合应用于超声图像的超分辨率算法

针对超声图像分辨率较低的缺点,对现有基于小波和插值的图像放大方法进行归纳、总结和分析,提出了一种基于小波和插值的超分辨率图像处理方法,该方法选择合适的小波与插值的结合方式,采用基于区域能量的判定方法,通过适当减少低频子带的比例同时尽可能多地恢复高频子带的方法重建超分辨率图像。通过5种方法对超声图像进行对比试验,结果表明：第5种该方法能有效地提高超声图像的分辨率,对材料感兴趣区域的缺陷检测可起到“探针”作用。     

快速成形逆向工程扫描实体重构法研究

针对现有快速成形逆向重构研究所忽视的图像数据信息,提出一种扫描实体图像数据重构的方法。该方法基于三基准点对齐和八邻域法实现轮廓提取,利用图像误差点消除和图像精简有效改善重构数据质量,并快速利用B样条曲线插值拟合出较精确的轮廓曲线。以实例展示了模型的实用性及算法的合理性与有效性。     

Experience and prospects for the development of equipment for light beam welding,brazing, and heat treatment (review)

Displacement during welding provides important information to understand the mechanisms of welding deformation and residual stress. In particular, if welding deformation can be measured sequentially and the displacement distribution over full field can be measured such as the results obtained by finite element analysis, they can be valuable information. Therefore, in this study, a 3-dimensional (3D) deformation (in-plane and out-of-plane deformation) measurement method is developed using a digital camera, which requires no special equipment. This method is a non-contact method and it can sequentially measure over the entire photographed image. Furthermore, since image analysis is based on the technique of image matching, the method is applicable even when measuring deformation is large. In addition, since it is possible to use all pixels as measuring points, the number of available measuring points at one time is the same as the number of effective pixels of the camera. This is currently more than 15 million points, and the measuring precision is expected to increase as the camera pixel resolution continues to increase. Therefore, this method is expected to have future potential. In this study, the proposed method is applied to the sequential measurement of displacement under the strong lighting levels in arc welding. By comparing the time history of transverse shrinkage, longitudinal shrinkage and angular distortion with the results of FEM thermal elastic-plastic analysis, the qualitative validity of the proposed method is verified. To investigate the measurement precision and usefulness of the method, a 3D shape measurement system (LAT-3D) using a laser displacement gauge and digital caliper are used. The distributions of residual transverse shrinkage and residual angular distortion are measured by the proposed method, LAT-3D and digital caliper. Through the comparison of the results measured by these methods, quantitative validity of the proposed method is also verified.     

基于约束流体化的激光图像特征三维重建算法

针对当前的三维重建方法一直存在无法真实体现激光图像的三维特征、且匹配精度较差等缺点,提出基于约束流体化的激光图像特征三维重建方法.结合激光图像的特有特征设计特征点检测算法,提取激光图像特征点,采用最优二叉树法对激光图像特征进行匹配,运用非线性流体分析方法获取激光图像特征三维重建所需参数矩阵;引入不同约束权重比例法对约束权重系数进行选择;实现对激光图像特征的三维重建.实验结果证明:采用该算法充分利用图像特征点进行激光图像的三维重建,其重建效率高,时间短,与原图的匹配度较高,具有一定的实用性.     

机器视觉中亚象素定位算法研究与改进

研究了机器视觉中图像定位技术的原理，分析了相关法、重采样和曲面拟合的方法，对重采样进行如下改进：对模板进行基于立方Hermite的智能图像重采样算法，锐化图像高频信息，平滑低频信息，有效避免了图像模糊，增强了目标图像的对比度和清晰度，从而提高了重采样的亚象素的定位精度；结合相关法、重采样和曲面拟合法提出一种亚象素级的快速匹配算法，提高算法计算速度，并实现0．2个亚象素的匹配精度，满足实际定位要求。试验结果表明了该算法在图像模糊或图像有一定角度的畸变条件下的有效性、精确性和鲁棒性。     

等角扇形束投影的CT重建算法研究

通过线阵探测器CT系统CD-300BX获得C/C复合材料多个角度下的扇形束CT扫描投影数据,设计并实现了滤波反投影算法。讨论了常用滤波函数和内插方式对CT重建质量的影响,采用峰值信噪比和平均梯度对CT图像重建质量进行客观评价,并与CT系统算法重建结果进行对比。研究结果表明:选用R-L滤波和紧邻内插时CT图像重建质量最好,本文开发的滤波反投影算法重建质量达到了CT系统的重建质量,可满足扇形束投影的CT重建需求。     

激光焊熔池图像三维形态恢复算法分析

利用熔池图像表面的明暗变化恢复熔池表面三维形态,分析熔高和熔宽等特征与焊接质量的关系.试验装置采用红外激光辅助光源和带有近红外窄带滤波组合系统的高速影像设备实时捕捉熔池动态图像,并根据统计学估计光源位置参数,采用基于单幅熔池灰度图像的明暗恢复形状技术(shape from shading,SFS)中的局部分析算法来恢复熔池三维表面形态,并通过中值滤波和三次样条插值对三维重建后熔池形状进行去噪和平滑处理.结果表明,所采用的方法能有效地恢复熔池表面信息,为大功率盘形激光焊接过程中根据熔池二维图像预测焊缝成形提供了一种方法.