基于轴线局部搜索的曲轴轴径视觉测量方法

采用传统的机器视觉测量方法对曲轴的几何特征进行测量时,存在测量精度偏低的问题,为此,提出了一种基于轴线局部搜索的曲轴轴径视觉测量方法(测量系统)。首先,依据待测零件所需的要求,进行了硬件选型和机器视觉测量平台的搭建,校正了镜头畸变,提高了其精度;对所获取的图像进行了预处理,包括形态学滤波处理、二值化处理等操作;其次,通过定位算法像素级坐标,获取了曲轴旋转轴线位置,使其与相机移动轴线相重合;运用亚像素细分算法提取了亚像素边缘坐标,计算了其像素当量,完成了像素与实际尺寸之间的转换,实现了对轴径进行高精度测量的目的;最后,进行了测量实验的对比,对基于轴线局部搜索的轴径测量方法的准确性和实用性进行了验证。研究结果表明:轴线局部搜索法测量轴径平均误差为0.003 mm,且测量的稳定性较好,证明了该算法及其测量系统的准确性和实用性,可以适用于对曲轴轴径进行有效检测。

利用异形像元探测器提高空间分辨率

为了解决光电系统成像中探测器分辨率低的问题,针对造成探测器分辨率低的两大主要因素—采样率不足及感光区域的低通滤波效应,提出一种基于异形像元探测器的超分辨成像方法。综合现有的超分辨重建技术和减少像元尺寸方法的优缺点,将现有的探测器矩形像元逐一"变形",去除同一位置1/4象限;利用该异形像元探测器阵列获取一序列相互错位1/2像元的欠采样图像;最后利用图像算法计算出这些图像的灰度矩阵信息,重建最终的高分辨图像。该方法可同时提高探测器的采样频率和截止频率,拓展带宽,从而实现高分辨率成像。为了验证该方法的有效性,在试验中选取填充因子100%的46μm×46μm中波红外探测器,利用焦距为6 000 mm、口径为600 mm的红外平行光管和焦距为50 mm的中波红外镜头成像,如果不采用任何技术,物方分辨率为11.04 mm;过采样技术可将分辨率提高1.60倍,物方分辨率为6.9 mm;而采用异形像元探测器超分辨成像方法,在试验中将每个像元都抠掉23μm×23μm后,物方分辨率为3.1 mm。

星点质心亚像元定位的高精度误差补偿法

在CCD星敏感器设计过程中,星点坐标的提取精度不仅影响星图识别的正确性,也直接影响星敏感器的最终姿态输出精度。本文通过分析传统质心法亚像元提取算法误差模型,证明该模型存在系统误差和随机误差。针对系统误差,提出了用最小二乘拟合法来估计质心位置和系统误差大小的对应关系,利用这个关系对系统误差进行补偿;针对随机误差,提出用边缘阈值法和星图整体相消法来消除。本文还分析了CCD成像数学模型,星光成像的能量分布近似服从二维高斯分布,星点高斯分布弥散半径不同,用于误差补偿的曲线方程也不一样,根据不同的高斯弥散半径,设计了误差补偿模板,用于补偿质心法的系统误差。实验表明,采用误差补偿模板,可以将质心法精度从1/20pixel提高到1/200pix-el,满足了星敏感器高精度星点质心提取的要求。

赋形像元探测器在超分辨重建中的应用

大多数光电成像系统的空间分辨率都与探测器的元数密切相关,增加探测器的元数是提高成像系统空间分辨率的核心问题之一。在不增加探测器元数的前提下,提高空间分辨率的技术途径之一就是超分辨重建技术,它通过增加探测器采样频率来提高探测器的空间分辨率。考虑到探测器的空间分辨率并不完全取决于采样作用,且受像元孔径效应的影响,提出了一种赋形像元探测器。基于巴比涅原理中的互补屏原则,将原有的红外探测器中的每个正矩形像元去掉1/4,用剩余部分来等效获取去掉部分的高截止频率;同时利用两列赋形像元探测器进行亚像元推扫,结合像元细分算法,实现超分辨重建。通过同时提高系统采样频率和探测器的截止频率来实现红外系统最终的高分辨率重建成像。

直线拟合边缘检测法在光电自准直仪中的应用

CCD的分辨率是影响新型光电自准直仪测量精度的关键因素,而边缘检测法是CCD位移测量的主要方 法。对数字图像处理中直线拟合边缘检测法进行了详细介绍,并将其应用于高精度一维光电自准直仪的研制。

面阵CCD高精度测量技术的应用

利用高分辨率面阵 CCD,提出一种新的散射均匀光场照明的方法 ,通过边缘检测 ,像素细分技术使测量精度突破像素级限制 ,实测精度为 0 .0 1 mm.同时对影响系统精度的因素进行了分析并给出补偿措施 ,使面阵

航空红外相机的装调

分析了航空红外相机的结构特点,论证了装调该类相机的关键技术。提出一种针对单相机镜头的装调和验证方法。该方法基于经纬仪测试探测器的线阵方向和视轴方向对相机进行粗调,结合质心亚像元定位算法对相机进行精调。提出了基于大口径平行光管和高精度可控转台覆盖所有镜头完成一次性装调的方案,解决了多个视轴相机组视轴高精度一致性装调的问题。实验表明:提出的方法满足航空红外相机的高精度、小公差的装调要求。单相机视轴与光轴夹角、多角度各组相机之间的视轴夹角的实际装调精度达到0.052pixel,比常规方法单像元的装调精度提高近20倍。提出的方法为航空红外相机的高精度装调提供了一种精确可行的途径,并可应用于结构类似的航天遥感器的装调。

基于小波分析和多项式细分定位的超分辨率图像重建算法

图像超分辨率重建是图像增强和图像复原研究中的一项重要课题,广泛应用于高清晰电视、医学成像和遥感成像等领域。在小波分析边缘检测的基础上,通过多项式细分算法定位亚像素边缘,将图像分为平滑区域、边缘区域和微细边缘区域。根据不同的区域特性,采用不同的插值方式进行超分辨率图像重建。仿真结果显示所提算法重建的高分辨率图像边界部分清晰自然,其主观判断和客观评价结果明显好于传统重建算法,从而验证了本算法的可行性和有效性。

基于相关分析的汽车密封条轮廓测量方法研究

分析了汽车密封条传统检测方法的不足 ,提出了独特的汽车密封条测量方法并设计了新的测量系统方案。该系统采用了分步曝光的测量步骤 ,结合牛顿插值法实现亚像素细分 ,将轮廓尺寸测量问题转化为求取最大相关函数的问题 ;基于仿射变换的最大相关搜索策略 ,根据实际需求和边界直径对搜索的初始参数加以约束 ,大大减少了搜索时间。通过试验给出了最大相关度量和仿射参数的函数关系并证明了该方法的快速有效。

高精度激光自准直经纬仪CCD电子测量技术

文中介绍CCD激光自准直经纬仪的电子测量系统的工作原理,特点及具体每一部分的结构设计方案,并对精度影响因素进行了分析讨论,证明了该系统不仅超过了测量精度的要求,而且效率高、可靠性好。

激光散斑技术中的图像细分方法

通过计算两幅数字散斑图像降采样后的频谱,得到由一系列筛选脉冲构成的两幅图像交叉能量谱。在对其交叉能量谱进行逆傅里叶变换后,利用亚像素图像配准技术实现对图像的细分。通过分析图像细分过程中所引入的配准误差,得到误差修正模型,使散斑图像相关精度进一步提高。在激光散斑试验图像处理中,利用相关理论和误差修正模型,使激光散斑图配准的精度得到提高。

莫尔条纹的高精度细分技术研究

为提高船体扭转角变形的测量精度,依据条纹宽度变化求测量扭转角的原理,研究莫尔条纹宽度变化与测量精度的关系,得出增大莫尔条纹宽度可提高测量精度的规律;为克服增大条纹宽度受限于CCD感光面积的不足,采用莫尔条纹图像亚像素细分方法,使条纹宽度测量的最大误差达到0.036 pixel,扭转角测量精度提高到1.2″。

图像测量中的边缘检测与像素细分算法研究

边缘检测与像素细分是机器视觉中必不可少的重要环节。总结和分析了一些典型的边缘检测和像素细分算法的特点,并分别讨论了它们的机理和优劣。

基于FPGA的自准直系统数据处理技术

提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的CCD自准直测角系统。以FPGA作为系统处理核心;以自适应调节模块为CCD驱动发生器提供准确的波形时序;采用边缘检测算法获得图像的像元级边界;通过最小二乘拟合算法计算得到光斑圆心位置;利用VHDL语言以及MAX+plus II软件完成了系统设计。系统测试和实验表明:所设计的片上系统具有高精度、高集成度的特点。

数字图像处理技术在面阵CCD自动检测系统中的应用

介绍了数字图像处理的基本概念、基本原理,对面阵CCD自动检测系统中应用到的基于样条小波的多尺度边缘检测和基于空间矩的亚像素细分等数字图像处理技术进行了详细的说明。

指示表智能读数系统的研究与实现

介绍了一种新的模拟式指示表智能读数系统。系统采用数字图像处理技术并结合相应硬件设备,实现了测试装备中模拟式指示表的自动读数功能。在该系统中,运用并提出了一些新颖的图像处理算法,如穿线检测图像分割算法、亚像素细分技术等,使系统具有很好的实时性和较高的精度。实验证明采用这一系统可以进一步提高某型导弹测试的智能化程度。

基于视觉的太阳能电池片位置检测

针对太阳能电池片位置检测算法实时性差和检测精度低等问题,采用归类法检测电池片偏转角度,亚像素二次遍历法对电池片定位。首先,对电池片边缘直线进行归类并从中获取一条直线,对该直线进行亚像素细分,获得该直线极坐标系下的参数,并计算电池片偏转角度;接着,对电池片图像边缘进行粗霍夫变换,求得对称中心线,然后对其进行亚像素细分和第二次遍历,获得中心线极坐标系下的参数并求得电池片中心点。通过实验比较发现,相比较传统算法,该算法在提高检测精度的同时也缩短了检测时间,解决了传统算法实时性差和检测精度低的问题。

工程扫描图象去噪和细化处理

针对工程扫描图象的特征,提出一种简单的基于密度划分的去噪算法和细化方法.基于密度划分的原理,定义了密度函数,讨论了灰度图象和黑白二值图象的情况.给出了一种直接根据中心像素8 邻域情况进行细化的算法.实验证明,该方法对工程扫描图象处理速度较快,实现简单.对各种质量的扫描图象均能在有效去除噪声的同时,锐化了图象的边缘,细化效果较好.

基于FPGA的准直测角系统

为了提高线阵CCD准直测角系统的精度、速度、集成度,以及可靠性,提出一种集成于单片FPGA、光积分时间可自适应调节的片上准直测角系统。以FPGA作为系统处理核心,利用高斯滤波算法对CCD输出信号进行数字滤波,利用边缘自动检测算法获得图像的像元级边界,在此基础上应用多项式插值算法对图像边缘位置进行亚像元细分,最终计算出失准角。利用VHDL语言以及MAX+plus II软件完成了系统设计。系统仿真和实验表明,所设计的片上系统具有高精度、高集成度、高可靠性的特点。

基于CCD像元细分的空间光通信定位研究

在APT系统的对准误差中,定位引起的误差起决定性的作用。CCD的像元分辨力是影响定位精度的主要因素。研究了在如何保持现有硬件条件不变的情况下,通过软件插值的方法实现CCD像元细分,克服传统的质心算法所带来的系统误差。通过实验验证,采用像元细分后,标准差减小了59.4%。