基于光流法的气密性检测装置研究

针对用气泡检测小型压力容器气密性的方法存在工作效率低下以及较多的安全隐患等问题,进行了气泡图像处理法的研究。搭建了气泡图像采集系统。利用Matlab软件结合光流算法处理气泡图像,研究了基于光流理论的Horn-Schunck气泡图像处理算法。对气泡图像进行了定制阈值的图像区域分割,获得了层次分明的气泡图像;基于此方法设计了一套半自动化的气密性检测系统。利用此系统自动得到了气泡的数量和大小并以此计算泄漏量以及泄漏的部位。实验结果表明:此系统可准确检测的最小气泡直径为4 mm,气泡检测最适合的直径在8 mm左右,如气泡直径继续增大,气泡表面不规则程度加深,检测精确度变低,因此,该系统在一定的条件下能准确计算气泡数量及大小,实现了对泄漏气体的检测。     

基于机器视觉的芯片编号识别算法

针对芯片检测过程中芯片编号形状小、人眼无法识别的现状,开发了一套芯片编号识别系统。系统以机器视觉技术为基础,配备高分辨率Basler相机、高倍率镜头以及高性能点光源,能实现高分辨率图像采集;利用Hough直线检测对图像进行水平旋转,利用图像轮廓查找算法对兴趣区域进行提取分割,利用帧差法对兴趣区域与标准库进行比较,找到最匹配的图像,其标签为识别结果。实验结果表明,运用系统的图像处理算法可以代替人眼通过高倍放大镜识别,改进了芯片检测工艺,大大提高了芯片检测的效率。     

基于机器视觉技术的钢直尺自动检定系统设计

针对钢直尺检定人工效率低、检测结果误差大等问题，提出采用机器视觉技术代替人工进行钢直尺的全自动检定工作。以CCD摄像头代替人眼，用高倍镜头对图像进行放大，从而达到刻度线图像的精准采集。图像经过边缘检测算法的处理后，精准实现标准尺与被检尺刻度线的定位，配合钢直尺刻度线误差检测算法，实现钢直尺刻度示值误差的自动计算，分析处理和报告导出。使用Qt5软件开发了上位机数据采集系统，简化了系统操作步骤，有效提高了钢直尺检定的可视化程度。利用单片机驱动步进电机移动CCD相机不断地对钢直尺不同部位进行刻度线识别与比较，并将检测的位移量反馈回上位机，最终由系统判定钢直尺的检测结果。实验结果表明，该装置可以很好地代替人眼实现钢直尺快速、准确地检定，检定最大误差小于0.2 mm，且检定速度小于2 s。     

变焦跟踪曲线在对焦中的应用

在变焦成像系统中,及时准确地获取跟踪曲线是变焦跟踪的关键,因此,本文提出了一种计算变焦跟踪曲线的策略。首先,采用基于RAW格式图像的梯度算子计算实时图像清晰度;然后,拟合记录的变焦电机和对焦电机的位置关系,得到远物距端和近物距端的两条跟踪曲线,构成变焦跟踪曲线的上下边界;最后,结合几何法和自适应法,应用获取的变焦跟踪曲线上下边界,计算得到系统所处物距下的跟踪曲线。在自主开发的变焦成像系统中采用梯度算子获取了变焦曲线的上下边界,并通过上述策略实现了变焦跟踪,得到了变焦过程中的图像。实验结果表明,使用所述算法的变焦成像系统其图像清晰度比只用自动对焦算法提高了30%以上;将变焦跟踪曲线应用在对焦中,能够提高变焦过程的图像对焦质量。     

烟叶异物剔除系统中图像处理卡的研究

介绍了烟叶异物剔除系统中高速图像处理平台的设计.采用Cyclone II系列FPGA芯片和DSP芯片TMS320DM642来构造这样一个图像处理平台,通过Camera Link接口芯片获取CCD相机图像数据,并通过PCI总线和PC机进行通信,以实现烟草生产中对异物的快速剔除.     

变焦距镜头凸轮结构优化设计

变焦距镜头普遍采用机械补偿法来改变焦距,变焦凸轮是其实现连续变焦的关键。为了减小变焦距镜头的质量和体积,本文研究了用机械补偿方式改变变焦距镜头焦距的原理,采用NX/Nastran软件对变焦凸轮结构进行了仿真分析,并针对分析结果对变焦凸轮结构进行了优化设计。优化结果使变焦凸轮质量减小了88g,壁厚减小了1.5mm,外径尺寸减小了3mm。对优化后的变焦凸轮进行了模态分析和热分析。模态分析显示,凸轮主体一阶频率为50.3Hz;热分析显示,凸轮在90℃温差作用下变形大小为0.006mm。最后通过对光学传递函数的检测以及振动和高低温试验验证了仿真分析的正确性,表明对变焦凸轮的优化设计是成功的。     

三组元变焦镜头凸轮曲线的计算

变焦距系统是一种焦距可以连续变化而像面保持稳定并且在变焦过程中像质保持良好的系统。因使用方便而得到了广泛的应用。传统的机械补偿变焦距系统通常由前固定组，变焦组补偿组及后固定组等几个透镜组构成。最近的变焦镜头发展趋势是高变焦比、高像质、非球面，其内部结构表现为多组元全动型，通过系统中各个组元在变焦运动中充分发挥其变倍和像差补偿能力，从而实现小型化。     

Image-2微机遥感图像处理与分析系统

该系统是以 PC 机为主机,以图像板作为图像处理器,并配以其他外部设备作为硬件支持的高级图像处理与分析系统。系统采用最先进的库管理方式及大量高效优化的算法,使遥感图像处理与分析系统的发展向前迈了一大步。使用该系统可以从事任意复杂     

TFDS中螺栓故障的自动识别算法研究

近年来,已有300多套TFDS系统安装在我国铁路线上,以监视货运列车的安全.然而,TFDS系统只能采集、传输图像,列车故障的识别仍然以人眼观察为主.针对TFDS系统中人工识别螺栓故障效率低下的问题,提出了一种基于图像处理的螺栓故障自动识别算法.首先,根据先验知识,从原始图像中截取包括螺栓的感兴趣区域并使用模板匹配技术得到螺栓的精确子图.然后,使用改进的自适应LTP算子提取螺栓子图的特征直方图.最后,将螺栓特征直方图送入训练好的支持向量机实现故障螺栓的识别.不同光照的TFDS图像被用于实验.实验结果表明,该算法对螺栓故障识别取得了很好的表现(漏检率为0.36％,误检率为3.33％,准确率为90.88％),可以满足工程应用.     

自动钻孔机视觉定位系统设计

采用图像处理技术对图像采集设备得到的图像进行白平衡、降噪、灰度处理、二值化、Canny边缘检测、Hough变换等一系列图像处理方法,解决了图像采集过程中图像畸变和像素距离转换的问题,得到目标标签的位置偏差,传输给执行机构控制终端.系统应用于自动钻孔机械手,经实验验证,定位误差在1 mm以内,是一种可行的视觉定位系统设计.     

后组调焦高清变焦镜头调焦凸轮曲线分析与设计

后组调焦高清变焦镜头适用于前端口径较小、近距离成像要求较高及光路需要偏折的场合。近摄时,后组调焦方式获得的成像质量比用前组调焦方法更好,焦距小于50mm时,近摄距可达0.35m,不需要加近摄镜(前组调焦要加近摄镜),可以兼顾远近距离的高清成像要求。由于后组调焦高清变焦镜头物距与后截距的关系不是线性关系,调焦组的移动在不同焦距段的不同物距时对应不同的特征曲线,差异较大。为使调焦灵敏度处在一个合理区间,后组调焦位移不能采用通常使用的线性关系,需设计一条能覆盖这些特征曲线的非线性凸轮,因而根据其原理与结构进行了分析与设计。     

10×连续变倍照摄像物镜的光学设计

连续变倍照摄像物镜在各种照相和摄像等领域有着广泛且必不可少的实际应用。通过大量反复研究与计算,在参考他人资料的基础上,设计出了可用于像方线视场16mm的照摄像机物镜,变焦范围为15~150mm连续变倍,物镜的像方F数为2.5,MTF曲线在50lp/mm时值均大于0.12,畸变在8%以内,是一成像质量满足实际要求的连续变倍物镜。     

变焦系统设计的小型化

目前,随着光学设计水平的不断提高,变焦光学系统的质量可与定焦系统相媲美,正向着大倍率、大相对孔径、小型化的方向发展,变焦系统的应用也随之日益广泛。本文根据变焦系统的基本原理,利用ZEMAX软件设计了一个用于监控的变焦系统,变焦范围:200mm一600mm,变倍比:3x,镜筒长度:450mm。设计结果表明:该变焦系统较之同类设计结果,具有结构紧湊,质量轻,长度短的优点。     

飞行目标实况记录系统光机结构设计

在对飞行目标的实际情况监视和记录时,实况记录系统是一种非常重要的电视设备。变焦距望远镜是其重要的组成部分,介绍了变焦距镜头对像面补偿时常用的机械补偿和光学补偿的优缺点。并根据某实况记录项目的指标要求,详细地论述了光学系统的方案确定,主光学系统和凸轮变焦距系统的结构设计。对完成的实况记录系统进行了检测,其光学系统的目视鉴别率达到了53l p/mm,不仅各项技术指标达到要求,对其他同类型变焦距镜头的设计具有一定的借鉴作用。     

0.5×～2.5×长工作距离变焦距显微物镜设计

根据变焦距理论和显微物镜的特点,利用Zemax设计了一款可连续变倍的显微物镜。该物镜由4组双胶合透镜组构成,结构简单,成像质量良好,变倍范围在0.5~×~2.5~×之间,最大数值孔径达到0.1,共轭距346mm,物距76mm,空间频率65lp/mm处,全视场内的调制传递函数均大于0.3,适用于可见光光谱,可以与1/2inch CCD相匹配。通过对所设计的变倍显微物镜进行公差分析,得到一套比较宽松的公差,适合批量生产。设计结果表明,该变倍显微物镜可以满足工业视频检测的要求。     

6.5倍微小型可见光变焦光学系统设计

连续变焦光学系统在执法取证、森林防火、海洋搜救、道路交通、无人机侦察等领域有着广泛且必不可少的实际应用。为提高变焦系统的性能指标,并使系统小型化,通过Zemax光学设计软件反复优化计算,设计了焦距为2.68～17.5 mm、视场为4.7°～31°的变焦系统。整个系统由4组10片透镜组成,物镜的像方F数为2.15～3,MTF值在250 lp/mm时均大于0.25,畸变在4.5%以内,光学总长小于27 mm,总质量小于0.77 g,具有结构紧凑、体积小、重量轻、分辨率高、成像质量好等优点,是一款微小型的连续变焦光学系统。     

红外变焦光学系统设计

对于320×256非制冷焦平面阵列探测器(像元尺寸25μm×25μm),设计了工作在8～12μm波段折射式红外连续变焦光学系统。该系统在变焦过程中相对孔径不变,F/#为1,系统变倍比为3∶1,焦距50～150mm,光学筒长209.5mm。该系统由5片透镜构成,并且仅使用锗一种材料。该系统采用机械补偿的方法,通过引入非球面和衍射面,使系统结构简化,并且提高了成像质量。系统在空间频率为20lp/mm处,各个视场的MTF均在0.5以上。     

3.2~8 mm百万像素变焦安防镜头设计

设计一种可用于监控系统的大孔径百万像素变焦距光学成像镜头,采用1/3英寸CCD接收,像元大小为3.75μm。镜头在短焦、长焦位置时F数分别为1.6,2.1。利用Zemax工程光学设计软件,对镜头进行了设计与优化,并对优化后的结果进行了分析。设计的镜头在极限分辨率时,MTF较高,公差也相对较松,可以满足实际生产要求。     

中波红外连续变焦光学系统

针对制冷式320×240凝视焦平面阵列探测器,设计了一个中波红外连续变焦光学系统。该系统由变焦物镜系统和二次成像系统构成,包括7片透镜,引入一个非球面,并采用两个反射镜折叠光路。利用变焦系统原理和光学设计软件给出了系统的光学参数和外形结构图,并对其像质和冷反射进行了系统分析。该系统可以实现50~500 mm的连续变焦,工作波段为3.7~4.8 μm,满足100％冷光阑效率。结构紧凑,像质较好,变焦行程短,变焦轨迹平滑。