特征弦约束随机Hough变换在椭圆检测中的应用

为了提高复杂图像中椭圆/类椭圆的检测效率及精度,提出了一种基于特征弦约束的随机Hough变换(RHT)思想的椭圆检测改进方法,借助特征弦的几何约束及特征弦端点的法向约束,大幅度降低RHT的无效采样和累积次数。通过对边缘图像中像素点的有效分布进行分析,建立用于存储特征弦的端点信息的二维数组累加器,在边界点提取之前利用椭圆幂剔除虚假椭圆中心的干扰,不仅能够提高空间采样点的可靠性,同时降低无效采样点的累积概率。实验表明,该算法具有更高的运行速度和检测精度,同时对于形变较大,轮廓缺失严重及噪声具有较强的抵抗能力。     

基于机器视觉的手机尾插件精密测量方法研究

提出了一种基于机器视觉的小尺寸不规则零件精密测量方法和系统,方法包括图像采集、图像增强、图像配准、边缘检测、目标直线提取、相机标定和计算测量环节。针对传统尺度不变特征变换(SIFT)匹配算法完全忽略特征点之间的几何关系,对于灰度变化较平滑的图像在寻找匹配特征点对时易产生较多误匹配的问题,引入轮廓匹配获取图像几何信息、对SIFT特征点匹配进行约束,并通过随机样本一致(RANSAC)算法去除噪声点对的影响、精确估计几何变换矩阵;针对现有Hough变换拟合直线算法对非线性边缘易在Hough空间形成伪峰、影响边缘检测精准度的问题,设计了Hough空间投票权重分配新策略来抑制伪峰的产生。实验结果表明:与传统方法相比,所提出的方法特征匹配精度提高了12%,直线检测精准度提高了22%,系统测量精度达到0.015 mm。     

基于多层图像分割hough变换的零件定位模型

本文根据零件原始图像数据,先对图像进行灰度化处理,再运用Sobel算子对原始图像进行轮廓提取,接着采用几何特征对其进行识别。本文设计思想是:首先做Hough变换检测圆心位置与大圆边界,并将圆心位置存入内存;其次,为减少误差将图像分割为4部分,对每一个零件再做一次Hough变换检测,进一步检测到小圆的边界、确定小圆半径,从而最终提取零件的轮廓,同时对图像分割后的4个零件做Hough变换的直线检验;接着删除部分内容后做第3次Hough变换检测,确定中圆的边缘及半径;最后,删除大圆以内部分,做第4次Hough变换检测齿轮。针对模型验证,采集第3次及以后的Hough变换时求其几何特征可以验证第1、2次所得到的几何特征发现误差稳定在5个像素以内,说明优化模型的适用性好。     

基于模糊自适应Hough变换的海洋环境特征提取

针对海洋环境中特征提取难度大、效率低等问题,设计了基于模糊自适应Hough变换的海洋环境特征提取方法.通过建立成像声呐观测模型,对声呐数据进行预处理并剔除野值;将声呐坐标系下的测量数据转化为全局坐标系下,并提取环境的全局特征;根据梯度方向信息,模糊化处理声呐数据点,采用极小极大模糊推理评判数据点属于某条直线特征的可能性,自适应选择参与投票的数据点.基于海试数据的试验结果表明:该方法能够从伴有噪声、混响、反射的声呐数据中准确地提取港口环境的线特征,并且模糊自适应Hough变换特征提取的投票数目与计算时间分别为传统Hough变换的32.5％和26.1％,表明模糊自适应Hough变换具有存储空间小、计算效率高、实用性强等优点.     

自适应窗口形状的中值滤波

中值滤波去除噪声的同时,难免出现含有线形图像的边缘轮廓信息跟随丢失的情况。为了达到滤除图像噪声最大化,有用信息损失最小化的目的,根据图像边缘特征选择或设计了适当大小和形状的窗口来进行中值滤波等操作。一方面,创新性地提出将Hough变换应用到车轮裂缝CT图像的滤波窗口形状的选择上,针对单一方向轮廓的图像,利用Hough变换检测出裂缝的方向,从而采用与裂缝形状相应的窗口对裂缝进行有针对性滤波,将该方法与传统方法进行了对比实验,并将60层滤波后切片图像堆栈得到了三维图像;另一方面,针对含有多个方向轮廓的图像,为了进一步改善滤波效果,提出根据像素梯度设计斜向滤波器,对多方向的线对进行滤波,数据显示经改进方法滤波后图像的峰值信噪比(PSNR)较传统的中值滤波提高了4~6,结构相似性(SSIM)提高了1%~2%左右,最后用683层荞麦切片CT图堆栈得到三维图像,对比滤波前后图像,可知该方法滤波效果良好。     

改进的Hough变换实现圆检测

为了自动检测出图像中的圆并精确测量其参数,提出一种改进的点Hough变换圆检测方法.首先对提取边缘后的轮廓进行一次筛选,得到所有的连续边缘轮廓;然后进行二次筛选,排除那些明显不可能为圆的图形,获得最终候选边缘轮廓.对候选边缘点组进行快速点Hough变换圆检测,计算圆的直径值和圆心坐标值,在检测过程中,采用自适应的点选择步长值和累加器判断阈值.利用VC+ +6.0开发了圆检测系统实验软件,并进行了对比实验,结果表明该方法可以有效解决原算法中固定值导致检测精度不高、误检测和漏检测的问题.     

一种新的心外膜电位标测信号分析方法

心外膜电位标测系统是心脏电生理机制研究的重要手段;如何对标测信号进行有效分析以获取准确信息是其技术难点之一.为此,提出了一种基于独立元分析、小波变换和等时图的分析方法:首先,以独立元对各电极点投影系数的离散度为噪声独立元选取准则对标测信号进行去噪处理;其次,根据标测信号的样条小波变换进行特征点识别工作;最后,根据特征点识别结果绘制除极时刻等时图.实验结果表明,该方法可有效地去除心外膜电位标测信号中的外界干扰等噪声、突出真实的除极信号,并能够精确地识别到标测信号的特征点位置,进而绘制等时图,准确、直观地刻画出除极波的传播.因此,该方法适用于心外膜电位标测系统中的信号分析工作.     

基于改进的Hough变换图像分割方法

在图像处理和计算机视觉中,Hough变换是一种应用非常广泛的图像边缘检测技术,针对传统Hough变换算法所需的存储容量大、计算量大、速度慢、效率低,不能确定曲线端点及长度的问题,提出了一种改进的Hough变换方法,它根据Hough变换思想的逆变换,采用对参数空间逐步细分的方法,逐步排除不包含直线的区域,能够有效地减少存储容量,提高运行效率,并能有效地求出曲线轮廓的端点及长度.该方法已成功运用于车牌自动识别系统的车牌分割中.     

改进的Hough变换在轴类零件测量中的应用

采用一种自适应阈值范围的Hough变换来检测阶梯轴零件中的直线。对传统的Hough变换进行了改进,快速、高精度地实现了对阶梯轴类零件轮廓直线的提取。结果显示:运用改进的Hough变换可有效提取轴类零件的轮廓直线,效果明显比传统Hough变换要好,为进一步的轴类零件尺寸测量奠定了基础。     

航空发动机篦齿盘表面裂纹的视觉检测

基于内窥镜的视觉检测技术在现代航空发动机故障诊断中发挥着重要的作用.针对航空发动机篦齿盘均压孔上产生的表面裂纹,采用基于工业视频内窥镜的孔探技术对其进行自动视觉检测.在对均压孔裂纹形成原因和裂纹形态进行分析的基础上,提出一种基于定位-识别模型的盘孔表面裂纹检测方法.该方法采用一种新的模糊快速Hough算法检测均压孔的圆形边界,对盘孔进行定位;然后根据裂纹分布情况确定感兴趣区域,并对该区域内的图像进行二值化和细化;最后采用链码分析实现裂纹识别.在实验中,对比了模糊快速Hough变换、标准Hough变换和随机Hough变换检测盘孔边界的效果,结果表明模糊快速Hough变换可以快速准确地识别出圆形边界,并对盘孔进行定位.采用上述方法对80幅均压孔图像进行裂纹检测试验,结果表明检测的准确率可达91.2%.     

基于预分割轮廓的CT图像亚体素表面检测方法

针对基于CT(computed tomography)图像检测分析中的点云提取精度与完整性问题,提出一种基于预分割轮廓的高精度、高完整性的亚体素表面检测方法。首先采用Otsu分割算法提取CT图像的体素级轮廓点集,并以此作为粗定位轮廓自适应地生成用于亚体素表面检测的完备感兴趣区域(region of interest,ROI);然后提出一种基于梯度非极大值抑制的表面体素判定方法,避免了梯度阈值选择难题;最后基于3D Facet模型定位亚体素级表面点位置。实验结果表明,该方法能有效改善传统亚体素检测方法的轮廓丢失、伪边严重等问题,轮廓定位误差小于0.2个体素,同时能够取得3倍以上的计算加速比。     

船体零件几何尺寸测量图像分割方法研究

针对船体零件表面划痕、锈蚀以及下表面成像等因素导致的伪边缘及边缘不连续问题,提出了基于边缘与 k-means 聚类的船体零件图像分割方法.对于表面划痕及锈蚀形成的伪边缘,在矩形边缘检测区域内利用轮廓法线方向与边缘梯度方向信息予以剔除;零件下表面成像导致的伪边缘,选取 k-means聚类区分零件的上下表面边缘;边缘不连续问题,基于测地距离和断点方向准确连接断点,形成封闭轮廓.实验结果表明,使用该方法可获得平滑、封闭的分割效果,船体零件的几何尺寸测量误差低于 ０.５mm ,且测得量值标准偏差的平均值为 ０.２６２mm ,测量重复性较高,有效保障了船体零件几何尺寸的测量精度.     

由正交傅里叶-梅林矩定位的双光纤耦合微内尺度测量

为了解决微内尺度的精密测量问题,提出了一种基于正交傅里叶-梅林矩(OFMM’s)定位的双光纤耦合瞄准触发式微内尺度测量方法。该方法通过耦合器实现光能量在不同光纤间的反向传输,把双光纤传感器测头的横向位移量转化为光束的偏转量,通过显微成像系统把此偏转量转化为CCD图像捕捉系统更大的横向位移量。为提高测量精度,运用OFMM’s的幅值旋转不变性和独特的图像形状细节特征的描述能力对CCD图像捕捉系统的图像信号进行亚像素定位;根据OFMM’s的实际位置进行补偿以提高输出图像边缘的定位精度,从而提高测量精度。对OFMM’s的定位精度及传感器性能进行了实验验证,并依据JJF(黑)8-2008,利用自行研制的微小孔径测量机实现了对直径为200μm、深2 000μm深盲孔的直径测量,其测量重复性不确定度优于0.25μm。     

光纤色散法测量闪烁体脉冲光谱

提出了一种利用光纤波长色散测量脉冲光谱的方法.由于具有较宽光谱的脉冲光在一定长度的光纤中传播时会发生波形展宽,需要根据测量和标定结果校正展宽的波形才能得到光源的实际光谱曲线.标定时首先利用ps级脉冲光源对测量系统进行时间响应标定,得到系统的时间响应函数;接着测量不同波长光的走时,得到不同波长的群折射率;最后测量光纤中的光谱衰减,得到各种波长的相对衰减或传输效率.利用以上3个标定结果,对波形进行数字逆卷积,并进行走时校正和衰减系数校正,即可对所得到的波形进行恢复.经实验测量和数据处理,得到了一种红光闪烁体的发光光谱曲线,其中心波长与用其他方法测到的中心波长的差小于2 nm,谱线形状基本一致.研究显示,在脉冲光的脉冲宽度远小于其色散展宽时,可以利用光纤的波长色散对脉冲光的光谱进行测量.     

临近空间飞艇蒙皮三维形变多芯光纤重构技术

为解决临近空间飞艇气囊形态实时监测问题,提出了基于温度自解耦多芯光纤传感器的气囊蒙皮三维形变重构方法。根据飞艇气囊三维形态特征,设计了多芯光纤传感器布局和布设方式。将多芯光纤传感结构与Frenet-Serret方程相结合,建立了具备温度自解耦功能的蒙皮三维形变重构算法。以飞艇气囊柔性复合蒙皮为试验对象,设计并集成建立了蒙皮三维形变多芯光纤重构试验系统。试验分析了温度变化环境下多芯光纤传感器三维形变重构精度以及不同弯曲度下蒙皮三维形变型面重构精度,验证了所提方法的有效性。研究结果表明：利用多芯光纤传感器和温度自解耦方法能够在大变温环境下准确重构气囊蒙皮形变,蒙皮三维型面重构误差平均值小于1.5%,所提方法在临近空间飞艇气囊形态实时监测领域具有应用前景。     

Novel contact probing method using single fiber optical trapping probe

A novel contact probing method for microdevices with high aspect ratio or biological samples is proposed. In this technique, a dielectric microsphere is optically trapped by an optical fiber and used as a touch probe. In the simulations, the finite difference time domain (FDTD) method and Maxwell stress theory are applied to obtain a suitable shape for the tip of the optical fiber. The results show that it is possible to trap the microsphere by using a single optical fiber. In experiments, single fiber optical trapping is successfully demonstrated by considering the simulation results. In order to use the trapped microsphere in the touch probe, the intensity of the reentered beam that is reflected from the surface of the microsphere is monitored. When the probe is in contact with the surface of the object, the intensity of the beam changes and this change is used as the contact signal. Because the probe is trapped optically and the trapping force is very small, this system can be used in a low invasive method.     

Development of a multi-optical source rapid prototyping system

Two sets of optical sources with different laser beam diameter are integrated into a rapid prototyping system for increased machining speed in this research. The smaller laser beam is used to scan the object contour to obtain an accurate machining surface and the larger laser beam is used to quickly scan the inner part of the contour without precision control limitation to save machining time. The fabrication parameters of this system are investigated based on product quality and accuracy of practical implementations. The path planning of the inner part and the outer contour are discussed. The user-friendly man-machine interface is developed using the Visual Basic program .     

适于高速CCD图像数据光纤传输的纠错技术

提出了一种适于高速CCD图像数据光纤传输的纠错算法用于提高大视场时间积分延迟(TDI)CCD相机中图像数据传输的可靠性。首先,分析了大视场空间相机图像数据光纤传输特点和光纤信道加性高斯白噪声(AWGN)模型下的数据传输差错,在此基础上提出了(16,8)纠错编码算法。阐述了(16,8)纠错编码算法思想以及纠错原理,说明了(16,8)纠错编码器的超大规模集成电路(VLSI)实现方法和编码器电路。然后,从不同角度分析了(16,8)纠错编码算法在大视场空间相机中应用的可行性。最后,在一空间多光谱相机样机的传输系统上进行了试验验证。结果表明:(16,8)纠错编码算法纠错能力强、易于硬件实现、占用资源少,在3 043Byte内可以纠正191bit错误,编码器资源占用率小于5%。提出的算法提高了空间相机中图像数据光纤传输的可靠性。     

基于奇异值分解的橡胶密封圈表面缺陷检测方法

为解决橡胶密封圈表面缺陷人工检测效率低,缺陷提取困难等问题,提高橡胶密封圈缺陷在线检测速度及准确率,提出一种基于机器视觉的橡胶密封圈表面缺陷检测方法。该方法采用多相机多线程图像采集模式,采集橡胶密封圈的上下表面不同位置的局部图像;对图像自适应中值滤波后进行边缘增强,并使用高斯差分算子提取轮廓粗边缘,利用Zernike 矩获取亚像素边缘位置;针对边缘存在不连续点问题,使用Ceres库多项式拟合,估计断点位置,并更新所有边缘位置;根据边缘位置寻找出整张图像中橡胶密封圈表面图像区域,并将该环形兴趣区域映射到矩形区域中;将获得的图像进行奇异值分解（SVD）,并通过连通域分析,提取出图像中的奇异区域,即存在缺陷的位置。经实验验证,基于奇异值分解的橡胶圈表面缺陷检测方法鲁棒性好、效率高,可以快速准确地寻找出橡胶密封圈表面缺陷信息。     

焊缝成形线结构光视觉检测方法研究

针对焊缝尺寸测量和表面成形质量评估问题,研究一种基于线结构光的焊缝视觉成形检测系统。在详细论述结构光视觉传感器的组成结构以及标定过程的基础上,优化图像预处理流程,提出了基于边界限定的灰度重心法来提取激光条纹中心线。以单像素的激光条纹为信息源表征焊缝轮廓,融合多特征点提取算法实现激光条纹轮廓特征点的检测并基于特征点建立角焊缝的尺寸计算模型,最终实现焊缝尺寸测量。结果表明:该焊缝成形视觉检测系统能满足焊缝检测性能的要求。