Zernike矩和最小二乘椭圆拟合的亚像素边缘提取

为了提高微操作系统的装配精度,提出了一种新型的亚像素边缘检测和中心定位算法。应用Canny算子提取了微零件在像素级的边缘。应用Zernike矩对微零件进行亚像素级的边缘定位。采用最小二乘椭圆拟合定位微零件的中心位置。实验结果表明,该算法能够实现更高的定位精度和消耗更少的时间。

基于最小二乘椭圆拟合改进算法的磁力计校正

目前,磁力计在民用和军事惯性导航领域被广泛应用。由于磁力计在使用过程中极易受到外界电磁干扰,导致其输出到导航算法中的数据存在极大偏差,从而造成最终姿态角精度降低。为提高惯性导航模块的抗干扰能力,必须对磁力计进行罗差校正,以提高惯性导航精度。通过分析在外界磁场影响下的磁力计输出特点,提出一种基于莱特准则剔除奇异值的最小二乘椭圆拟合算法对磁力计的实测数据进行分析。利用分析结果校正磁力计实测数据,达到补偿外界磁场的效果,提高磁力计输出精度。最后,将本算法应用于基于扩展卡尔曼滤波的姿态解算系统中,航向角误差提升至0.5°。

一种基于椭圆特征确定空间平面位姿的方法

利用圆柱激光照射在空间平面上呈椭圆状特性,证明了此椭圆状光斑在左右摄像机CCD成像平面上所形成的图像也是椭圆。由最小二乘椭圆拟合法得到椭圆光斑的5个独立参数,并建立空间平面与椭圆参数之间的关系,采用SWIFT算法进行搜索求解,无需特征点匹配,即可确定空间平面的位姿。算例结果表明,该方法是有效可行的。

基于DBSCAN的椭圆拟合算法的磁罗盘校正

随着智能机器技术的不断发展,微型化磁罗盘在惯性导航和姿态控制等领域被广泛应用。磁罗盘以地磁场作为测量对象,在测量过程中极易受到其他磁场干扰,极大影响了测量数据的准确性和可靠性。为了提高磁罗盘传感器的抗干扰能力,提出一种基于DBSCAN的椭圆拟合算法,对磁罗盘测量的原始数据进行二次处理,提取正确地磁场信息。根据磁罗盘在干扰磁场下的输出数据特征,采用椭圆拟合算法校准数据。同时,由于测量数据存在的奇异值对数据拟合影响较大,因此对数据采用DBSCAN和莱特算法进行预处理,保证拟合算法的可靠性。

基于双椭圆方程的空间平面定位解析研究

以工业机器人操作中的视觉系统为应用背景,提出一种新的空间平面定位算法。通过建模分析,CCD成像及图像椭圆方程的建立,空间平面求取的计算,和模拟实验,结果证明此方法是有效可行的,不仅克服了传统的需要在平面上设置特征点的缺陷,而且这种解析方法,比传统的搜索算法计算量少,同时也为设计人员提供了有价值的参考。

AI图像识别下的木材表面缺陷结构光视觉检测方法

针对木材表面视觉特征复杂,嵌补平整过程不能适应木材以及节子的多样性变化的问题,提出基于AI图像识别下的木材表面缺陷结构光视觉检测方法。对结构光视觉技术加以分析并标定光平面,采用Faster-RCNN初步检测木材表面缺陷,定位其缺陷边框并识别缺陷类型,再通过非局部均值滤波法和改进的MSRCR处理图像,精细化分割区域图像,利用改进的最小二乘椭圆拟合方法生成最优椭圆轮廓,实现木材表面缺陷结构光视觉检测。实验结果表明,所提方法的结构光视觉图像预处理效果更好,召回率在95%以上,识别准确率最高可达99%左右,分类准确率最高可达97%左右,检测所用时间更短。

基于计算机视觉的卵形鲳鲹眼部特征检测方法研究

鱼形态特征检测作为渔业信息化的一个重要课题,有着广泛地应用前景。现有的鱼眼特征检测主要依靠人工,操作复杂、效率低下、结果主观性强。因此提出一种基于图像处理及最小二乘椭圆拟合的鱼眼检测方法,首先在养殖场采集实验鱼例图像,再对鱼眼瞳孔和虹膜区域进行图像预处理,最后分别对鱼眼的瞳孔/虹膜轮廓进行椭圆拟合。实验结果显示,鱼眼瞳孔检测平均耗时325.96 ms,虹膜检测平均耗时364.57 ms,两者检测误差分别为7.247(1±11.82%)mm和12.179(1±14.05%)mm。研究表明,采用该方法不仅可以解决人工测量操作繁琐、主观性强等问题,而且能够避免测量过程耗时过长,为鱼眼的大批量非接触式测量提供了新途径。

基于双目立体视觉的孔心距测量

提出一种将双目立体视觉技术应用于孔心距测量的新方法,并开发了相应的测量系统。考虑到Hough变换非线性、速度慢的缺点,采用了最小二乘椭圆拟合算法计算孔心距。实验结果表明,该测量方法兼具高精度和高速度,可满足高精度实时在线测量的需要。

靶标特征点提取亚像素精度阈值分割算法研究

以视觉测量中摄像机标定的圆阵列靶标特征点提取为研究对象,提出一种亚像素精度阈值分割算法,用于圆阵列平面靶标标定特征点的精确快速提取。使用灰度阈值分割方法定位像素级边缘,并应用双线性插值法细分像素点实现亚像素边缘轮廓的提取,在精确获取轮廓控制点的基础上,采用最小二乘椭圆拟合法精确获取圆阵列靶标标定特征点。实验分析对比了该算法以及基于梯度的Canny和Sobel算子的亚像素边缘检测算法在标定特征点定位精度和执行时间方面的差异,验证了亚像素精度阈值分割算法在提取精度和运算速度方面的优越性。

基于图像反馈的标靶面与光轴垂直调节系统

介绍了摄像机标定的内部参数,阐述了标靶面与光轴垂直可以简化标定的过程.当标靶面与光轴垂直时,利用标靶面上特征圆在CCD成像面上成像也是圆的特点,提出了基于图像反馈的标靶面与光轴垂直的调节方法.一般情况下,标靶面与光轴不垂直,标靶面上特征圆在CCD成像面上成像为椭圆.通过图像处理和最小二乘椭圆拟合法计算出成像椭圆的长短轴及偏角,设计了调整控制策略.实验结果表明,该方法是有效可行的.

指针式仪表示数自动提取

指针式仪表如ZDM气压计在工业环境中的应用非常广泛,且使用量巨大,这些仪表的示数一般通过人工读取的方式获得。为了使仪表示数的读取及记录自动化,本文以ZDM气压计为对象,提出一种基于图像处理的指针仪表ZDM的示数提取方法。该方法通过RANSAC和最小二乘椭圆拟合的方法分析仪表表面的显著特征,提取仪表的指针点、参考点和中心点,通过这三个点的位置关系获取仪表示数。通过本方法获取的多幅不同场景下的仪表示数与人工获取的仪表示数误差对比可以保持在1%以内。实验结果表明,本文提出的方法可以有效获取ZDM气压计的示数,本文的方法对于其他指针式仪表的示数读取同样具有一定的参考价值。

Zernike矩的圆阵列靶标特征点精确提取方法

以用于视觉测量中摄像机标定的圆阵列靶标特征点提取为研究对象,提出一种像素级粗定位和亚像素边缘检测精确定位相结合的类椭圆轮廓提取算法,进行圆阵列靶标特征点的精确提取。具体方法是首先对圆阵列靶标采用Canny算子提取椭圆像素级边缘,然后应用Zernike矩(模板系数)进行亚像素级的边缘定位,采用最小二乘椭圆拟合法精确求取类椭圆中心点,从而实现圆阵列靶标标定特征点的精确定位。

钢管管端圆周截面形状测量系统及算法分析

介绍了大直径直缝埋弧焊管管端圆周截面形状自动测量系统的组成,重点阐述了钢管周长、长轴、短轴以及圆心坐标的两种不同算法,即累加积分法和最小二乘椭圆拟合法。通过试验测量及两种不同算法的计算结果对比,得出了两种算法与实测值的误差,并进行了分析。分析结果表明,累加积分算法对钢管长轴短轴的计算结果更接近实际测量值。同时提出了提高该钢管管端圆周截面形状测量系统精度的改进措施。

基于体外标志物的放疗患者位移监测方法

为提高放疗的治疗精度,需要实时监测放疗中患者病灶区域的位移。针对放疗过程中患者体表被热塑膜遮挡的特点,通过标志物的材质、形状等设计,最大限度地减少热塑膜遮挡对标志物定位精度的影响。首先根据标志物的颜色特征分割出热塑膜遮挡下的标志物并用凸包算法计算标志物的外轮廓;其次采用改进的最小二乘椭圆拟合算法拟合标志物外轮廓上的点并定位标志物;最后,基于标志物的位置特征匹配标志物并计算患者的位移值。通过搭建模拟实验平台多次实验,验证了该方法测量患者位移的精度是0.2 mm,帧频可以达到30 Hz,可以满足放疗中位移监测的实时性和精度要求。

基于圆形四象限光电探测器的条纹形状识别方法研究

为了实现二维小角度的测量,采用压电陶瓷(PZT)驱动方式,获取运动的干涉条纹。利用数值积分法推导了理想干涉条纹下,条纹宽度、条纹方向角与光电探测器各象限信号相位的关系,解出了各象限相位等效点,并建立了激光光束夹角与条纹形状之间的模型。应用椭圆最小二乘拟合算法,实现了四象限探测器相位信息的有效提取,达到识别条纹宽度和方向角的目的。二维偏转角的测量实验结果表明,该方法能够满足对工作台角度偏转量等精密测量的要求,即使是在干涉条纹形状不规则、工作台运动频率不严格一致的环境下,对条纹形状的识别精度也很高,重复性好。

航天器空间对接位置视觉测量方法

针对航天器空间对接过程中对接环位置的实时测量问题,提出了一种基于单目视觉的对接环识别定位新方法。通过将采集到的目标图像序列RGB信息转换到HSV色彩空间,以图像色调值为判据,实现了航天器空间对接环目标特征的有效提取。结合最小二乘椭圆拟合算法和小孔成像理论,建立了单目视觉的对接环识别定位模型,以完成航天器空间位置的精确计算。仿真结果表明,航天器近距定位可达到小于2 cm的精度,完全能够满足对接的精度要求。

CamShift在加油锥套识别跟踪中的应用

针对插头锥套式自主空中加油过程中加油锥套的识别跟踪问题,提出了一种基于Cam Shift的视觉识别跟踪算法。选取加油锥套跟踪视觉特征,将RGB空间图像转换到HSV色彩空间,并采用自适应阈值算法分割图像。运用最小二乘椭圆拟合算法解算锥套在图像中的中心点坐标;根据目标像素位置变换速度,对Mean Shift算法的目标搜索窗宽进行自适应修正;定义基于巴氏系数的阈值函数,处理锥套被遮挡的情况;将VC与Open CV相结合,设计了加油锥套视觉跟踪软件,对锥套位置进行实时解算和显示。试验结果表明,该算法可达到毫米级精度,满足自主空中加油视觉导航的技术要求。

基于单视影像的相似材料模型位移监测研究

目前,相似材料模拟实验中,模型位移监测的自动化程度低且精度较差。针对这个问题,提出一种基于单视影像的相似材料模型位移监测方法。首先,利用严格的畸变校正模型对普通数码相机采集的模型影像进行校正;然后,提出一种基于阈值分割和局部边缘检测的最小二乘椭圆圆心检测方法对模型标志点中心精确提取;最后,基于直接线性变换模型对标志点进行坐标空间转换,并引入Ceres-solver解算器对转换参数进行平差优化,得到精确的标志点物方坐标及其形变量。实验结果表明,该方法可以实现对相似材料模型标志点的高效、精确提取,与近景摄影测量结果相比,X,Y向点位测量中误差均为0.5mm左右,解算形变场与实际观测情况一致,满足矿山开采相似模拟研究中地表及岩层内部位移监测的要求。