基于图像处理的精密测量技术研究

西安电子科技大学硕士学位论文基于图像处理的精密测量技术研究姓名：王振兴申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：陈光达;朱东波20090101基于图像处理的精密测量技术研究作者：王振兴学位授予单位：西安电子科技大学相似文献(10条)1.会议论文邾继贵.叶声华工业现场近景数字摄影视觉精密测量2004研究了基于近景数字摄影原理的现场三维精密视觉测量方法，对其核心技术：数字成像器件模型及标定、高精度亚象素图像处理算法以及光学编码与精密测头技术进行了深入的讨论，给出了实现思路，为工业现场近景数字摄影精密测量系统的设计提供了理论依据。2.学位论文李正大基于图像处理的小尺寸精密测量研究2008测量技术的发展，在一定的程度上标志着一个国家的科技水平。目前，随着生产与科学技术的迅速发展，对小尺寸测量方法的精确度、测量效率以及测量的自动化程度提出了越来越高的要求。因此，研究如何提高小尺寸的测量精度已经成为一个具有现实意义的问题。本文以现有的图像测量技术理论为基础，从软件算法上探索和研究提高微小尺寸参数测量精度的方法。数字图像的常规处理是图像测量的基础理论，本文分析了数字图像中的噪声来源及性质，提出了抑制噪声的常用滤波方法。着重论述了边缘检测和图像的阈值分割技术。在边缘检测方面主要讨论研究了一阶微分边缘检测算子、二阶微分边缘检测算子和Canny边缘检测算子；在图像分割方面主要讨论了直方图法、最佳阈值分割法、P参数法、最大方差阈值法等常用方法。通过实验，从检测时间和检测效果两方面比较了常用边缘检测方法的优劣。亚像素边缘定位技术是利用软件算法来提高测量精度的有效途径，因此在图像处理中占有重要的地位。本文针对机械零件边缘的特点，提出了改进的直线边缘定位方法一法向最小二乘线性回归法，该方法将原有要求竖直方向误差平方和为最小的目标改为要求法向垂直方向误差平方和为最小，在不牺牲速度的前提下大大减小了亚像素的拟合定位误差，提高了测量精度。对圆的亚像素细分，本文提出了降维灰度矩法和改进最小二乘法。实验表明，本文算法计算速度快，定位精度高。3.学位论文夏若安基于图像分析的小尺寸精密测量研究2005测量技术的发展，在一定的程度上标志着一个国家的科技水平。目前，随着生产与科学技术的迅速发展，对微小尺寸测量方法的精确度、测量效率以及测量的自动化程度提出了越来越高的要求。因此，研究如何提高微小尺寸的测量精度已经成为一个具有现实意义的问题。本文以现有的图像测量技术理论为基础，以小尺寸量块为实验对象，从软件算法上探索和研究提高微小尺寸参数测量精度的方法。首先对研究中所涉及到的图像处理技术——图像滤波、边缘检测等技术进行了深入分析和研究，并在此基础上提出了适合本课题的可行方法。在图像滤波方面，首先分析了图像噪声的来源，针对图像中出现的脉冲干扰噪声，通过采用中值滤波技术，使其在消除脉冲噪声的同时保持了图像的边缘细节；在边缘的初步检测方面，设计了一种利用Sobel算子结合非极大值抑制技术去除局部非极大值点，使图像边缘定位达到象素级水平的方法。利用Sobel算子在运算过程中对残留噪声的平滑作用，使计算结果更加稳定和精确。精确定位图像的边缘，是进一步提高图像测量精度的关键。本文在详细讨论亚象素边缘细分算法后，构造设计了一种以高斯曲线拟合插值为原理的边缘细分算法，进一步提高了CCD摄像机的测量分辨率。为了验证测量算法的精度，文中最后给出了对小尺寸量块图像进行测量的实验结果，测量结果的重复性测量精度达到了0.1个像素，这说明该测量算法在设计上是成功的，取得了比较好的效果。4.期刊论文贺秋伟.王龙山.刘庆民.李国发.HEQiu-wei.WANGLong-shan.LIUQing-min.LIGuo-fa基于支持向量回归的小尺寸零件精密测量-光学精密工程2007,15(4)为提高小尺寸零件测量精度和速度,提出了基于支持向量回归(SVR)的小尺寸零件精密测量方法.系统以齿形链板为研究对象,对其主要参数进行测量.系统采用透射照明方式,使用A102FCCD数字摄像头采集齿形链板的图像,经过IEEE1394数字接口卡传输到计算机.对含有噪声的原始数字图像实施中值滤波降噪、二值化,轮廓提取及图像旋转等处理,使图像转变成易于检测的单像素宽边缘信息.然后根据齿形链板长度与宽度比例确定待检测区域,以待检测区域内的边缘轮廓上的各像素点构成对应线段的训练集,进行支持向量回归,获得具有亚像素表示的各检测线段的回归函数,并据此对齿形链板的主要参数进行测量.最后,对测量误差进行了分析.测量结果满足零件的公差要求,测量精度可达2μm.理论分析及实验结果表明,该方法测量速度快,测量精度高,同时对图像平面内旋转、尺度变化、噪声等具有较强的鲁棒性.5.学位论文黄俊基于机器视觉的万能工具显微镜自动测量技术研究2006物体几何尺寸的精密测量在检测技术中是一个应用十分普遍且有实际应用价值的问题。万能工具显微镜作为传统的二维坐标测量系统，因其性能稳定、测量精度高、操作方便而得到广泛应用。但是传统的光学测量仪器本身所固有的缺点，如瞄准麻烦、读数过程烦琐、人员主观误差相对较大、长期工作劳动强度大等，又限制了它们在某些场合的应用，并且已经无法跟上日益增长的自动化、信息化的要求。因此本文针对原有万能工具显微镜存在的缺点，提出了一种基于机器视觉的万能工具显微镜自动测量改进方法。本文在综述尺寸检测及相关技术国内外发展现状的基础上，建立基于机器视觉的万能工具显微镜自动测量系统。该系统主要由光栅位移检测系统、光学系统、图像采集系统、运动控制系统及主控计算机所组成。本文介绍了该测量系统的结构和工作原理；开发出了基于PC机和单片机的步进电机控制器以及基于L297/L298芯片的混合式步进电机驱动器。详细介绍了相关的图像处理技术，在图像预处理中，分析比较了几种不同的平滑滤波效果，中值滤波因为更好的边缘保持和适应性特点而具有优越性，本文选择快速中值滤波算法对工件图像进行平滑处理，并利用直方图阈值分割算法进行图像分割。分析比较了经典边缘检测算子，提出了基于二值化图连通域的边缘检测方法，既利用了阈值分割的结果，又提高了检测的速度。在特定的应用场合，这种方法完全满足要求且有极大优越性。针对显微测量的特点，提出了环形轮廓跟踪算法并进行轮廓方向匹配，解决了测量过程中轮廓部分丢失和轮廓方向不一致的难题，保证测量的顺利进行。用C++builder高级语言进行软件编程和程序调试，开发出一套完整的自动测量程序。最后，对该系统进行了实验验证并进行了系统误差分析。利用机器视觉技术对万能工具显微镜进行改进以实现尺寸测量，具有测量速度快、测量精度高、测量实现非接触等一系列优点，很适合工业上零件的精密测量，具有较高的应用价值和广泛的应用前景。本文设计的测量系统测量范围为，其测量精度可达。6.会议论文曾臻.戴曙光.穆平安基于机器视觉的汽车音响面板测试系统设计2008以机器视觉方法为基础，综合运用图像处理、精密测量以及模式识别等方法，构造了柔性检测系统。友好的人机界面能够协助操作员对多型号汽车音响面板各项指标实现高分辨率、高精度、高速度的自动化实时视觉检测。实验证明，设计的检测系统专业性强，具有很高的应用价值。7.学位论文姚励基于图像处理的电缆护套和绝缘材料厚度精密测量研究2009随着精密计量光栅制造技术，计算机技术以及图像获取和处理技术的迅猛发展，已经将它们应用到高精度测量领域，并形成了新的测量技术--图像测量技术。与传统测量方法相比，图像测量技术有着独特的优越性，非常适合于一些传统测量手段难以实现的现场，有着较强的研究价值。本文针对电缆护套和绝缘材料厚度测量的国家标准，合理利用图像测量技术，实现精确快速的测量，主要内容包括以下几个方面：首先，论文研究了图像测量系统中常用的图像处理方法，其中重点分析了图像预处理、图像分割以及轮廓跟踪。针对电缆护套和绝缘材料厚度精密测量的要求，讨论了各种常见的亚像素定位方法，其中重点分析了插值法和Zernike矩法。其次，根据国家标准GB/T2951.1-1997的要求，给出了电缆护套和绝缘材料厚度测量系统的功能需求、结构等。针对多项式插值亚像素定位法精度较差的缺点，提出了基于八方向模板Sobel检测的插值法，通过增加边缘像素点的梯度方向，有效提高了插值的精度。最后，论文在普通Zernike矩法的基础上提出了基于Sobel的改进Zernike矩亚像素定位法。该法先通过Sobel检测初步定位护套和绝缘材料的边缘，缩小Zernike矩的计算范围，使得在精度基本不变的情况下，缩短了计算时间，提高了速度：接着通过估计边缘点正态分布的均值将轮廓像素宽度缩小在单像素上，提高了算法的精度。论文还对改进的Sobel-Zernike矩法、普通的Zernike矩法以及改进的插值法在精度和速度上进行了比较分析。8.学位论文董仲林卷烟圆周自动测量仪的研制1999该文主要论述了用先进的无接触式测量的方法,设计出一套能自动连续测量卷烟圆周的高精度测量系统.论文详细地阐述了该仪器的各个组成部分的设计思想和具体实现方法.其主要内容包括CCD器件的原理,信号的获得及处理方法,控制系统的设计,软件的设计,输入输出接口的设计,误差分析以及机械部分的设计等.论文还就如何提高CCD的分辨率,阐明了模糊成像法和边缘线性拟合检测算法的原理.9.期刊论文冷汹涛.LENGXiong-Tao基于计算机视觉的精密测量技术-机电产品开发与创新2008,21(1)精密测量技术是精密工程领域研究的一项重要内容.具有测量精度高、测量速度快等特点的计算机视觉方法在精密测量技术中得到了广泛的应用.本文首先介绍了基于计算机视觉的精密测量技术的基本原理,然后分析了该精密测量方法的几个应用实例.最后,以计算机视觉方法在微运动测量中的应用为例,表明了该方法在精密测量技术中的优越性.通过分析,揭示了基于计算机视觉的精密测量技术在精密工程领域的重要性.10.学位论文郭磊现场条件下大空间3D精密定位原理与方法研究2008论文根据传统视觉测量中图像传感器受分辨率和视场的限制，无法实现现场条件下大尺寸物体高精度测量的缺点，研究了一种实现现场条件下大尺度空间内三维点精密定位的方法，为解决传统视觉测量中测量范围与测量精度之间的潜在矛盾提供了一种有效的途径。该方法在空间待测点处设置可视特征，称为全局控制点，利用近景摄影测量手段获取被测信息，通过高精度图像处理技术、全局控制点自动精确配准技术和基于光束交汇的光束平差技术，从而恢复全局控制点的三维信息。此方法操作灵活自由，能够很好地应用于现场条件下大尺寸物体的测量，测量速度快，自动化程度高，测量精度高。论文从理论原理和实现方法两方面对现场条件下大尺度空间精密定位进行了研究，并完成了相应的实验验证。论文的主要工作如下：1.研究了一种实现现场条件下大尺度空间三维点精密定位的方法。该方法以近景摄影测量中光束平差技术为技术核心，仅利用单摄像机和全局控制点、基准尺等辅助测量设备即可完成测量。2.设计了全局控制点的实现方案。以少量的编码标志点与大量的非编码标志点配合使用；完成了编码点与非编码点的设计工作，包括编码点与非编码点的尺寸、形状、制作材料、编码点的编码方式和编码容量。3.研究了全局控制点的检测算法。全局控制点的检测算法包括现场条件下所拍摄测量图像的预处理算法，非编码点定位中心的精密提取算法和编码点编码值的自动正确识别算法。4.研究了不同测量图像中同名非编码点的自动精确配准算法。研究了基于对极几何约束关系的粗配准算法，分析了基于对极几何约束的配准中对极斜率的误差对配准结果的影响，并在此基础上研究了利用三幅图像的精配准算法。5.在近景摄影测量理论的基础上，讨论了光束平差约束方程组的建立方法与求解方法。6.设计了系统实验，包括全局控制点的检测实验、非编码点自动精确配准实验和系统整体测量精度验证实验。本文链接：下载时间：2010年5月26日