基于机器视觉的施工现场钢结构焊缝坡口识别

基于线结构光视觉传感技术建立了一种适用于施工现场钢结构焊缝坡口识别方法.以南京某超高层建筑钢结构为工程背景，首先设计开发了适用于施工现场的图像采集装置，通过识别算法从采集图像中截取结构光线条感兴趣区域图像；其次，提出了基于分组教学优化算法-大津法(GTO-Otsu)的图像局部阈值分割方法，实现了结构光线条与背景的有效分割；然后，构建了线性结构元素用于修复结构光线条断裂区域；最后，通过比较相邻像素点的灰度和与一阶差分值的方法提取了结构光线条中心线及特征点坐标，并建立了像素转化方法，完成特征点像素坐标的转换，实现坡口几何尺寸测量.3组施工现场钢结构焊缝坡口图像处理和识别结果表明了该方法的准确性与适用性.     

基于局部单应性矩阵的结构光系统标定研究

在基于结构光测量系统中,投影仪标定对物体的三维测量精度有着直接的影响。通过投影仪投射多幅正交格雷码至棋盘格标定板表面,利用未标定摄像机获得受棋盘格标定板调制的变形格雷码条纹图像,通过局部单应性矩阵方法获得棋盘格标定板各角点所对应的投影仪图像坐标。根据摄像机图像坐标、投影仪图像坐标与棋盘格标定板角点对结构光测量系统进行标定,获得摄像机与投影仪的内参数矩阵以及投影仪图像坐标系在摄像机图像坐标系的位姿矩阵。最后对结构光测量系统进行了标定实验;并使用Samuel Audet标定工具箱、Douglas Lanman标定工具箱与提及的标定方法进行标定误差对比。实验结果表明该方法操作简便,精度高,能较好地标定结构光测量系统参数。     

焊膏机器视觉测厚仪图像采集模块设计

用结构光投影进行机器视觉三维测量可以快速有效检测电子产品贴片生产线焊膏印刷质量,其中图像采集系统的设计是主要环节.论文通过选取合适的摄像机、镜头和投影仪,建立了焊膏图像三维测量系统,并通过标定板完成时图像采集系统的准确标定.实验表明,设计的图像采集系统和标定能够满足焊膏三维检测精度的要求.     

基于CT图像处理技术的混凝土细观破裂分形分析

以单轴压缩条件下混凝土细观损伤演化的CT图像为研究对象,借助于数字图像处理技术对CT图像进行了阈值分割,提取出了图像中的裂纹形态,分析了单轴压缩条件下混凝土内部微裂纹的萌生、扩展和贯通的全过程,并利用差分盒维数法估算出图像裂纹扩展的分形维数.在此基础上,获得了载荷、扩展裂纹及分形维数三者之间的关系.结果表明:在单轴压缩条件下,定义的分形维数随着裂纹的扩展逐渐增加,可将细观结构分形维数作为研究混凝土细观裂纹扩展的定量参数.     

基于视频的结构光光条中心提取方法

针对结构光测量系统,提出基于视频的结构光光条中心提取方法.首先,为了分析图像随时间变化的关系,将视频图像的每一帧的同一列像素提取出来,按照时间顺序排列成一幅图像.然后,把图像逆时针旋转θ角度(θ角是激光平面和CCD传感器平面法线的夹角),提取光条中心图像坐标.最后,把求得的光条中心图像坐标顺时针旋转θ角,根据这个光条中心坐标反求物体的三维轮廓.该方法利用视频图像各帧之间的相关性,有效地克服了颜色突变对光条提取的影响.实验表明,该方法能够有效降低光条中心提取的误差.     

数字博物馆文物图像真实性再现仿真系统设计

为了解决传统系统噪声抑制能力差、容易出现孔洞缺失、文物图像再现质量差、细节不丰富等问题,设计了一种数字博物馆文物图像真实性再现仿真系统。将Visual C++和VTK当成系统设计平台,利用FSL总线完成对三维重建IP核与Micro Blaze软件间的连接,设计系统硬件结构图。引入聚类思想,通过点云双边滤波器滤除小尺度噪声。针对点云数据三角剖分过程中的孔洞现象进行填补处理。选用B样条函数最小二乘法进行曲面拟合,通过UV映射建立二维纹理坐标,把图像纹理映射至曲面网格,实现文物图像三维重建。结果发现:设计系统展示结果有逼真的细节纹理;得到的三维重建结果信息熵、平均梯度、信噪比和等效系数均较优。     

基于分块2D DCT和(2D)~2PCA的人脸识别

人脸识别是生物特征识别技术中的重要研究领域,应用前景广阔.研究者们虽然提出了很多人脸识别算法,但其性能仍需进一步改进.为了提高现有人脸识别算法的识别准确率,提出了一种新的基于分块二维离散余弦变换(2DDCT)和双向二维主成分分析((2D)2PCA)的人脸识别算法.首先,将图像分块,利用2DDCT进行图像压缩,去除冗余信息,并通过逆2DDCT重建图像;其次,通过(2D)2PCA消除图像的行、列相关性,降低特征维数;最后,应用最近邻分类器进行人脸识别,在ORL人脸数据库中的实验证明了本算法的有效性.     

城市土地利用结构与形态的分形研究--以上海市中心城区为例

借助系统论中的信息论思想,分析近50年来上海中心城区土地利用结构的信息熵和均衡度;运用分形理论建立城市空间形态的分形结构模型,以边界维数和半径维数为依据对近50年来上海中心城区空间布局及形态的演化进行定量判定,探讨城市空间结构与形态的演变特征与规律;最后对上海中心城区土地利用结构和形态的演变机制进行了分析.     

回转式激光线扫描测量仪

提出一种基于线结构光的回转式视觉测量系统,首先介绍系统的组成和工作原理,建立了线结构光测头的数学模型,并用该系统对测头进行标定;然后确定转台的回转中心,实现了将测头二维测量值向被测物体三维坐标的转换;最后,给出了实际测量结果,此系统能一次性完整测量任意工件的外表面,测量精度优于0．07mm。     

分形维数计算程序的设计及其应用

分形维数能够表征自然形态的某些特性,通过对原始数字图像的分析和研究,采用适当的处理方法,将数字图像转化为分形图像,并根据分形图像计算分形维数.利用Visual Basic(简称VB)完成了基于Windows平台的分形维数计算程序的设计,并以直线、矩形、康托尘、科赫曲线等分形图形对其进行了检验.在此基础上,利用该程序对一些分形图像进行了研究.     

一种基于非线性特征提取的数据降维算法

为了获得良好的图像分类效果,需要采集尽可能多的图像数据特征,进而使得图像原始特征空间的维数越来越高,造成维数灾难.特征提取是通过线性或者非线性映射,将高维特征空间映射到低维空间,从而降低数据维数.现有的特征提取算法往往忽视了数据本身特有的复杂结构以及非线性因素,造成映射方向的模糊以及分类精确度的缺失.充分考虑了图像数据本身的二维特性,通过改进的非线性特征提取方法、流形学习方法来提取图像特征.实验表明,该算法在不影响图像分类效果的前提下可以大大降低数据维数,减少计算复杂度.     

基于网格的球面虚拟实景空间搭建方法

提出了一种基于网格的球面虚拟实景空间搭建方法.首先针对采集的图像进行畸变校正,获得无畸变的图像;然后结合二维像素坐标和三维空间坐标之间的关系,构造初始模型的球面网格,并利用纹理映射的方法将图像投影到球面上;最后利用网格调整的方法调节图像边缘处场景缺失和场景错位现象,实现球面虚拟实景空间的搭建.与传统球面虚拟实景空间搭建方法相比,本方法只对网格点进行调整,时间代价低且场景具有较高的清晰度.     

一种高精度CCD测试系统的非均匀性校正方法

针对高精度光电耦合器件(CCD)测试系统中像素的非均匀性给测试结果带来较大误差的问题,根据引起图像像素非均匀性噪声的特性,建立了对应的图像模型.采用自适应阈值分割算法将图像二值化分离出有效使用像素,并提出了一种采用两点线性方法对非均匀性像素进行校正的算法.仿真实验采用高速面阵CCD采集由激光器发射的圆形光斑图像,并通过计算图像光斑的中心坐标进行了验证.结果表明,该算法能够将图像的复杂背景与光斑分离,可校正其像素的非均匀性,稳定光斑的像素灰度值.在相同条件下连续采集图像,图像光斑的中心坐标稳定.     

基于近景摄影测量的建筑物结构动态位移监测系统

针对建筑物结构动态位移监测的难点,给出一种基于近景摄影测量的建筑物结构动态位移监测方法.利用二维直接线性变换算法进行图像标定,计算出像平面坐标和物平面坐标之间的转换参数,从而对连续序列图像中的目标坐标进行求解.实验结果表明,物平面坐标解算值与物平面坐标之间的绝对误差在1 mm左右,特别适用于建筑物需要对其应力状况、振动响应等情况进行监测的场合.     

基于轮廓线提取技术的波峰坐标采集算法研究

基于岸站视频图像分析的非接触式海洋波浪观测技术的效果很大程度上受到图像序列中波峰二维坐标的采集精度的影响。为了改进传统算法在采集过程中精度和实时性的不足,本文基于轮廓线提取技术,提出了一种波峰坐标采集算法,并且引入坍塌函数终止失效的坐标采集。该算法只对用户关注的波峰区域进行处理,在精确的采集每一个波峰点二维坐标的同时记录相邻点的前后关系,在相关观测技术中具有很强的实用性。     

基于机器视觉的工程机械行走速度测量方法

为实现工程机械实际行走速度的实时在线检测,通过建立一种基于机器视觉的间接测速模型,把摄像机安装在行走的工程机械车辆上,并对摄像机进行标定确定出摄像机内外参数;在工程机械实际行走过程中实时采集前方路面的连续帧图像进行光流分析,根据运动主方向原理来建立光流运动方向;实验采用一种基于改进的金字塔式Lucas-Kanade光流算法计算出路面连续帧图像的光流速度;统计出所有图像间的平均光流速度后,根据标定所得的摄像机参数、图像坐标与世界坐标的关系计算出实际行驶速度。测试结果与实际速度比较得出误差为1.45%,结果表明该方法能精确反映工程机械的实际行走速度。     

自动跟踪型汽车前照灯检测仪研究与实现

自动跟踪型汽车前照灯检测仪是集光、机、电技术于一体的专用仪器设备.可自动跟踪光轴,利用图像传感器对灯光图像进行采集,并利用数字图像处理技术对灯光图像进行处理,从而得到多个测量参数,是建立在多学科基础上的综合技术.试图从工程应用的角度出发,利用先进的嵌入式系统,研究如何快速准确地自动跟踪光轴、对灯光图像进行采集、对汽车前照灯的远近光进行自动检测,以及提高精度和抗干扰技术.     

四维医学图像处理开发工具包的设计与实现

在研究同类软件ITK的基础上,设计了四维医学图像开发工具包,提出了基于ITK,VTK的开发模式.其中核心算法由C 编程实现,通过VTK实现可视化显示,利用Visual C 2005实现界面的设计和系统的集成.整个系统实现了数据输入输出、四维图像预处理、四维图像分割及辅助的测量、视角变换和物体分离等操作,形成了一个四维医学图像处理开发工具包的初步功能.     

基于Gabor滤波器的电泳电子纸图像滤波系统设计

采集电泳电子纸(EPD)的边缘纹理、鬼影图像时，需避免外界光照条件的干扰，包括光源方向、明暗和色彩等.针对EPD显示画面采集过程中受到的光干扰问题，设计了一种基于Gabor滤波器的图像滤波系统.对于受光干扰的单一灰阶图像，先通过Gabor滤波器降低光照变化和噪声对图像的影响，再通过闭运算进行边缘补偿；对于受光干扰的彩色图像，先提取图像的R、G、B分量，分别对各分量进行Gabor滤波，最后将3组分量重新组合成彩色图像.结果表明:该系统在单一灰阶图像、彩色图像中对光干扰的消除率分别达到39.9%和39.7%.研究结果对降低采集EPD图像时的光干扰具有重要意义.     

基于二维曲率数据的空间曲面形态重构算法

面向航空航天器关键板状结构形态变化主动监测研究领域,以一种表面正交网状粘贴电阻应变片的柔性悬臂板结构为实验模型,提出了一种基于二维曲率数据的空间曲面形态重构算法.首先,基于分布式应变片网络检测结构表面双向正交应变信息,并将结构测点应变信息转化为曲率数据;其次,在板面建立由空间曲线阵列组成的正交曲线网,在正交曲线网上建立运动坐标系;然后,利用给定的边界条件和节点曲率信息计算节点坐标,同时利用两个正交曲率的耦合关系,对正交两个方向坐标系进行坐标变换,实现节点坐标的递推运算;最后,构建了实验模型结构和可视化实验平台,并进行实验验证与算法比较分析.实验结果表明,本文所提形态重构算法有效可行,不仅可精确实现结构纯弯形态重构,同时对扭转形态具有优良的重构效果.