一种动态双模态线阵相机的联合标定方法

在实际工业应用中,线阵相机在被测物体运动速度快、拍摄视场范围广以及精度要求高的场景下比面阵相机更具优势,并且将二维图像数据与三维点云数据相结合能使信息量更丰富,能更好地还原真实场景。为提高在工业应用场景下的双模态数据的结合精度,提出一种动态双模态线阵相机的联合标定方法,该方法能实现简便快捷的2D线扫相机与3D线扫相机之间的联合标定。实验结果表明,该算法能以较小计算量实现高精度双模态双线扫相机的联合标定。

基于2.5D标定扇的线阵相机内参数标定方法

针对工业生产线上或集成设备中线阵相机内参数定期检校困难且成本高的问题,提出一种基于2.5D标定扇的线阵相机内参数标定方法。设计了一款特定的2.5D标定扇,构建包含镜头畸变的线阵相机内参数标定模型,顾及了标靶相对相机的两个姿态角,通过方程线性变换法解算模型参数初值,利用改进的Levenberg-Marquardt(L-M)算法加速优化相机参数的求解过程,给出了详细的解算步骤和数据处理过程,并通过仿真和实测数据验证了方法的可行性。结果表明:该线阵相机标定方法简单灵活,可得到大量分布规律的特征点对,参数标定精度不受相机移动精度和特定移动方向的限制;在扇骨面与靶面间夹角小于10°时,可以获得高精度、高一致性的相机内参数,特征点重投影误差的最大值优于0.28 pixel,平均RMSE为0.11 pixel,标准差仅0.01 pixel。

基于线阵相机的水下射弹动态参数及超空泡演化过程测量方法

针对水下环境恶劣、光线条件差、难以拍摄并复原高速射弹运动姿态及其超空泡演化过程等问题,采用线阵相机的交汇测量原理,设计基于线阵相机的水下射弹图像采集系统、搭建基于双线阵相机的图像采集靶面,提出一种针对水下高速超空泡目标识别与弹形复原算法。利用超空泡射弹几何关系与相机标定数据推导出射弹过靶坐标、姿态角与过靶速度公式,搭建12.7 mm滑膛枪垂直发射入水实验,对系统的可行性进行验证分析。实验结果表明:该系统能够有效地进行水下射弹图像的快速采集,较完整的对弹形及空泡形态进行分离与复原,解算出射弹水下运动速度、姿态角及超空泡形态参数;系统解算出的速度与同时部署的高速摄像所处理的速度误差在1%以内,证明该系统具有较高的可靠性与实用性。

涂布双线阵相机联合标定方法

随着激光技术的发展,锂电池的生产环节也开始引入激光清洗,作为一道新的生产工艺,通过激光清洗涂布,将极耳区域清洗出来,通过后续切割成锂电池极耳,因此需要对清洗的区域进行尺寸检测以及位置定位。对于激光机器视觉检测的像素精度主要由相机的本身硬件和相机的标定两部分决定,线阵相机相比于面阵相机,相机畸变更小,多用于检测连续运动的对象,同时线阵光源相比面阵光源更容易实现光源的均匀性。

彩色线阵相机色彩复原及在棉花异纤分检中的应用

在工业检测应用中,针对相机或镜头组成的成像系统中多线相机(棱镜分光),结合实际应用提出了一种消除色散的图像复原方法。在分析了点扩散函数、色散成因的基础上,设计一图像复原卷积核,卷积核中的先验参数通过标定的方式获取。异纤分检设备的应用结果表明:此方法在提升图像色彩、边缘锐度,对浅色和细小物体识别率提升60%以上,为提升工业检测应用的精度和可靠性创造了条件。

基于线阵相机的透明胶囊漏液检测方法研究

人工检测透明胶囊是否漏液的方法耗时长、人工成本高。提出一种基于线阵相机的胶囊漏液检测方法。首先,利用线阵相机拍摄胶囊图像,成像处理后使用双边滤波方法将图像分为背景层和细节层。然后,采用自适应直方图均衡化(AHE)和Sobel operator算法,分别对分层图像进行平滑和锐化处理。最后,按权重对处理后的图像作线性融合,凸显胶囊漏液位置特征,从而确定漏液位置。试验结果表明,相比于传统人工方法,胶囊的漏液检测误差率缩小、检测效率提高,为实现透明胶囊生产线实时检测提供技术储备和数据支撑。该研究为工业、医疗、科研与安全等领域在利用电荷耦合元件线阵相机检测连续材料方面提供了有效的方法,并为图像处理中的算法融合提出了可行性建议。

基于线阵相机的高速小目标提取算法研究

线阵相机在成像背景亮度不均匀的情况下,捕捉到的动态目标对比度低、难以识别;首先分析对比了几种灰度阈值分割算法处理原始图像的有效性,在对原始图像灰度直方图的特征进行充分分析之后,提出了基于直方图差分法的阈值分割算法,对原始图像进行二值化处理;然后分析对比了几种滤波算法的图像去噪效果,并选择采用形态学平滑处理算法去除图像噪声,再进行飞行物图像轮廓提取;最后由质心定位算法确定飞行物图像中心坐标,实现了对视野暗区内高速小目标的快速提取;进行多组实验对算法的有效性进行验证,结果表明飞行物图像得到了有效增强,定位结果符合实际情况,算法运行效率高,证明了该算法在基于线阵相机的高速小目标提取中具有应用价值。

基于光束法平差的双线阵系统标定技术

针对线阵相机特殊使用场景中所需要的高精度图像,对线阵相机进行高精度标定;提出一种基于光束法平差的双线阵相机标定方法;通过背景差分法获取线阵相机的特征点的像素坐标;再利用已有的直接线性变换方法和非线性优化方法求出相机的内参、外参及畸变参数后,将得到的初始参数与世界坐标作为待优化集合,利用LM法和光束法平差对该集合进行更进一步的优化,使得双线阵系统的重投影误差降到最低;实验表明,该方法与传统的线阵相机标定方法相比重投影误差降低了75.01%。

基于线阵相机的断路器分合闸速度测量系统

针对目前测量断路器分合闸速度的装置大多存在准确度低、安装条件苛刻及无法实现实时在线监测的问题,提出一种全新的基于线阵相机的实时测量断路器分合闸速度的系统。首先搭建模拟断路器转动的实验台架进行实验技术研究,在电机输出端安装转盘模拟断路器执行机构的转轴,转盘一侧放置线阵相机拍摄转盘上设置的靶标的黑白窄条图像。然后通过选用合适的分辨率、曝光时间及判断阈值,实时分析线阵相机拍摄的图像变化,获得靶标的实时运动行程和转盘的转动速度,进而得到断路器分合闸速度,验证了测量方案的可行性。最后将其应用于试点变电站,实现了断路器分合闸运动行程的实时在线监测。与现有技术相比,本测量系统具有较高的图像处理速度,对分合闸速度的测量精确且稳定。

基于线阵相机的煤矿机械加工表面质量检测方法

为解决当前煤矿机械经加工后表面质量检测准确率低、峰值信噪比低等问题,提出基于线阵相机的煤矿机械加工表面质量检测方法。以煤矿带式运输机中的传动滚筒为研究对象,在线阵相机提取图像的基础上,利用平滑滤波对图像进行去噪处理,避免噪声对煤矿机械加工后的表面检测结果产生影响,并采用GLCM模型对去噪后的图像实行特征提取,将提取的特征输入LSTM模型中完成特征识别分类,输出机械加工表面的质量检测结果。实验结果证明,所提方法的检测准确率高、峰值信噪比数值高。

基于线阵相机的扁管表面划痕在线检测实验平台设计

大尺寸运动目标细小缺陷检测是计算机视觉检测领域的难点。该文设计了一种基于线阵相机的扁管表面划痕在线检测实验平台,使用三次Bezier曲线拟合的划痕检测算法对运动状态下的扁管进行检测。实验结果表明:该方法可以在复杂、不确定的背景噪声下检测划痕,满足工业现场的自动化检测需求。此外,实验平台集成了运动控制、图像处理等技术,可以作为一个综合性的计算机视觉实验平台,帮助学生深入学习视觉检测原理,提高创新实践能力。

基于线阵相机的铁路列车变流器超温故障检测方法

由于铁路列车变流器超温故障检测过程受到谐波影响,存在故障电流、电压数据检测结果不精准的问题。为了提高故障检测精度,研究了一种基于线阵相机的铁路列车变流器超温故障检测方法。采用改进区域生长-消除法,分割变流器红外热图像,区分发热区域和不发热区域。结合最小二乘法多项式曲线拟合方法,拟合变流器内部结温,通过温度定标算法计算变流器温度。充分考虑线阵相机镜头本身的非线性畸变,构建线阵相机畸变校正数学模型,采用积分波形修复算法,划分变流器定子电流波形的前半周期和后半周期,并修复电流波形,消除谐波。构建三相六阶段输出变流器电路图,定位变流器超温故障位置。由实验结果可知,该方法检测的故障电流、电压波动范围分别为[(-1.5~1.5)A]、[(-2~2)V],与实验数据一致,且波动曲线平滑,有效解决了谐波问题,具有精准检测的效果。

基于星点位置预测的线阵全站仪天文测量异常数据剔除方法

针对天文测量仪器小型化、自动化的发展趋势,本文提出了一种基于线阵式国产全站仪的天文测量数据处理方法。首先,介绍了星点质心提取方法和观测时刻计算方法;然后,分析了数据粗差的产生原因,提出了一种基于星点位置预测的粗差剔除方法;最后,设计并开展了两次野外试验,对比粗差剔除前后的定位精度。结果表明,经粗差剔除后,单时段间定位结果较为稳定,且8个时段的定位中误差小于±0.3″,满足一等天文测量要求;同一测站4个夜间联测的平均天文经度与准确值之差为0.23″,平均天文纬度与准确值之差为0.61″。相较于传统天文测量仪器,本文方法不仅实现了小型化、自动化及精准化,且摆脱了人眼观测的束缚,观测效率提升了一倍。

精密测角法的线阵CCD相机几何参数实验室标定方法

建立了线阵CCD相机几何参数标定系统,对该标定方案所用的设备、实验条件、基于精密测角法的算法和精度进行研究。根据标定精度要求,确定了实验室主要测试设备和环境条件。利用高精度二维转台和CCD细分技术测得被标定系统的一系列视场角和对应像高。最后,利用建立的数学模型,应用最小二乘回归的方法,求得相机几何参数。误差分析结果表明:该方法对主距主点的标定精度可以达到μm级,相对畸变的标定精度可以优于1×10-4。该方法可以满足线阵相机的高精度几何标定要求,具有较高的实际应用价值。

一种线阵相机镜头畸变的标定方法

为实现线阵相机中镜头畸变的精确标定,提出了一种新的标定模型,并在实际应用中对标定模型进行了简化。根据等间距共线特征点的成像特性,通过比较两种畸变算法的差异,用非线性优化方法实现了镜头畸变参数的标定。实验结果表明,简化模型的标定结果与标准模型的标定结果相一致,标定后相邻特征点之间的距离变得更为均匀,校正后图像的最大形变量不高于0.5像素,校正精度不低于9μm,与传统的标定方法相比,该标定方法具有较好的稳定性。

一种基于共线特征点的线阵相机内参标定方法

提出一种利用共线的标定特征点确定线阵相机内参的方法。所有标定特征点均在线阵相机的视平面内。首先,标定过程中对标定特征点逐一成像,直接得到标定特征点和其对应像点,解决了空间标定点与像点的对应问题;其次,通过数学建模得到线阵相机的成像模型,联立多个位置处的成像模型解算出相机内参;最后,对影响线阵相机标定的因素进行分析及实验验证。理论分析和实验结果表明,文中的线阵相机标定方法简单灵活,无需制作精密的靶标,可获得大量标定点,提高了线阵相机标定的准确性和稳定性,实验得到成像特征点重投影像点位置偏差均方根为0.37 pixel。

线阵-面阵CCD三线阵立体测绘相机焦平面组件的研制

介绍了线阵-面阵CCD(LMCCD)制式相机的相关原理,提出实现LMCCD相机的关键在于相机焦平面组件的研制。给出了LMCCD相机焦平面组件在研制过程中的关键技术,如LMCCD像面基板与CCD的高精度拼接,焦平面组件电子学部分的低噪声、高集成度设计,焦平面组件在真空环境下的热噪声抑制和热传导设计,以及焦平面组件的装配和焊接等。最后,给出了研制和测试结果。LMCCD拼接的共面精度优于5μm,平移量和平行度均优于2μm;在典型工作情况下,实验室测试信噪比优于90;在15min的工作周期下,焦面组件的温度控制在30℃以下。这些结果满足LMC-CD制式相机关于CCD拼接、焦面温度控制和信噪比的要求。

基于激光扫描仪的线阵相机动态高精度标定

结合线阵相机的成像特点以及正在研制的车载三维数据采集系统本身的特性,提出一种利用激光扫描数据为基准,标定线阵相机内参数的技术方法,以实现激光扫描数据和线阵相机扫描影像精确对准。应用激光扫描仪原始数据中的角度信息,结合线阵相机的成像原理,建立线阵相机的内参数标定模型,并设计相应的试验方法,计算出了高精度的畸变参数,为实现真实纹理映射奠定基础,为同类产品的检校提供参考。

基于线阵相机的运营隧道衬砌裂缝图像采集方法试验研究

隧道病害检测中衬砌裂缝的检测十分重要。基于目前我国隧道衬砌裂缝检测自动化程度低、效率低、精度差、易漏记等情况,文章对采用线阵相机的隧道衬砌图像采集方法进行了试验研究。首先介绍了试验条件下的线扫描成像检测基本原理,其次对试验设备及系统集成进行了理论分析和设备选型,最后在试验条件下进行了测试,完成了隧道衬砌模型的图像数据采集。结果表明,提出的图像采集方法能够应用于隧道衬砌裂缝图像的采集,为真实隧道环境下基于线阵相机的隧道衬砌图像采集提供切实可行的理论参考依据。

交汇测量系统线阵相机标定方法

为了提高大靶面交汇测量系统的测量准确度,分析了交汇测量原理,推导出脱靶量坐标公式.根据脱靶量公式分析其各项参量,利用几何关系建立像元坐标与偏移角度之间的映射模型.根据映射模型,利用光栅尺设计了一种针对线阵相机的标定方法,该方法不考虑相机参量,将整个光学系统看作一个整体,基于整体参量直接对像元坐标和它所对应的偏移角进行标定.实验结果表明,标定后的交汇测量系统在1.4m处的平均测量误差为0.4mm,最大测量误差优于0.6mm.该方法简单高效,可提高系统标定的速度,且标定误差满足系统交汇测量准确度的要求.