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关键词： 机器视觉   数字图像处理   自动测试   CCD相机   显微物镜   摄像机标定   SIFT特征匹配  

摘要： 本文将现代光学测试技术、计算机技术和光电子技术相结合,研究了基于面阵CCD、成像物镜和微机的微小尺寸检测系统。检测系统将被测工件图像通过CCD相机成像,该模拟信号经过图像采集卡的A／D转换,转换为数字信号后,送入微机存储在内存中,再通过编写的程序对工件图像进行图像处理。本文解决了非线性平滑、阈值确定和边缘提取等关键技术,利用边缘轮廓跟踪的方法获取工件的边缘轮廓图像,系统可精确的确定工件的边缘轮廓曲线。本系统进行了大量的实验,以微米级工件、圆形工件和矩形工件等工件测量为例,说明了编写工件测量程序的思想,方法简单,实现了二维尺寸的高精度、非接触、实时自动检测。系统结构简单,易于操作,对环境要求宽松。 在二维尺寸非接触自动测试的基础上,基于双目立体视觉技术本文研究了三维尺寸的非接触自动检测,对双目立体视觉技术的摄像机标定、特征提取和特征立体匹配等内容做了详尽的研究。 在摄像机标定部分,本文提出了对Tsai两步法的改进算法,完成了对双目视觉摄像机的标定。在介绍立体视觉三维测量的基本原理的基础上,研究摄像机标定算法,运用RAC"两步法”标定技术,利用Levenberg-Marquardt非线性优化算法,并对CCD摄像机进行了标定实验。 在特征提取部分,对Harris角点提取算法、SUSAN角点提取算法和SIFT特征提取算法进行了分析。通过不同图片对上述三种特征点提取算法进行比较和分析,实验表明SIFT特征提取算法提取的特征点数目较多,有利于作为匹配基元进行下一步的立体匹配,并且图片发生旋转时,SIFT特征提取算法检测出来的特征点在位置和数目上几乎没有变化。 在立体匹配部分,对完全可见的物体表面和部分可见的物体表面进行特征匹配分别进行了研究,得到对应的匹配公式。分别实现了Harris角点匹配和SIFT匹配算法,并对这两种方法的匹配结果进行比较和分析。实验结果表明基于SIFT特征点的匹配算法要优于基于Harris角点匹配算法。 本系统以VisualC++为开发平台结合图像处理的OpenCV库函数合理地构建了一个逻辑清晰、工作稳定的软件框架,满足了系统测试要求。在所开发的实验系统上,分别以书包和花瓶图片为例,开展了三维测量实验,完成了测量任务。

关键词： 三维形貌测量   傅立叶变换轮廓术   LabVIEW   数字图像处理  

摘要： 三维测量是物体表面轮廓的三维尺寸和形状的测量。与传统二维测量相比,物体三维测量能够记录更多的信息量,能够更真实、更全面的再现客观物体。近年来,科技不断进步,计算机技术迅速发展,信号自动处理技术不断成熟,尤其是强大的图形化编程工具和USB2.0接口的高分辨率数字摄像机的出现,都为三维测量技术的发展提供了良好的软硬件技术支持。 本文叙述了三维测量技术的背景和分类,总结了光栅投影三维测量技术中的几种特点突出、使用有效的相位求解方法,并选用基于π相移技术的傅里叶变换轮廓术作为本测量系统的解调算法。作者还对黑白光栅和彩色光栅投影的测量结果分别进行了分析,得出彩色光栅投影测量精度高于黑白光栅投影测量精度的结论。在此基础上,作者实现了三维形貌测量系统软硬件设计,构建成一个集投影、采集、解调于一体的完整测量系统,且系统模拟测试结果达到设计要求。本三维形貌测量系统的图像采集硬件使用了USB2.0接口的全数字工业摄像机,提高了系统的可靠性和测量速度。系统测量部分的软件平台是LabVIEW,而数据处理部分使用了Matlab。在实际测量中,采集到的受各种因素影响的图像与理想图像存在明显差别,因此,作者在解调解算前对图像进行了平滑和亮度修正等处理,尽可能地减小了测量误差。通过对比实验表明,经过前处理的图像解算恢复出的三维物体形貌轮廓效果要明显优于未经处理的图像解算。最后,本文对整体测量过程中的误差来源进行了分析。 本论文主要有以下创新点: 1.使用USB2.0接口的全数字工业摄像机构成用于三维物体形貌测量的图像采集系统。该采集系统无需使用图像采集卡、即插即用,且具有高分辨率、高精度、高清晰度、色彩还原好、低噪声等特点,适合工业测量应用。 2.使用LabVIEW和Matlab作为软件开发平台进行混合编程,充分利用两种开发平台的优点,构建成一套集投影、采集、解算、结果显示于一体的完整实用的三维形貌测量系统。 3.使用数字图像均值滤波、亮度修正等图像前处理技术,降低了测量误差、提高了测量精度。 4.使用位相差π/3彩色编码光栅作为结构光栅进行三维形貌测量,调制数据精度优于黑白强度编码光栅。

关键词： 稀土萃取   特征颜色   视频监测   数字图像处理   广义预测控制   模糊控制  

摘要： 稀土是由镧系元素、钪和钇共17种元素组成。我国是稀土资源大国,稀土的储量和产量均居世界首位。稀土元素在显示器荧光粉、钕铁硼永磁材料、镍氢电池、稀土铝合金、精密陶瓷等的制造中是不可缺少的重要原料。随着稀土工业生产的大型化、集中化和连续化,迫切要求高效、稳定的自动化生产线。 由于相邻元素间分离系数较小,稀土元素提纯生产所需萃取分离流程级数多。萃取过程输入的萃取剂流量、料液流量、酸液流量的调节作用,通常需要经长达数小时甚至几十小时的逐级传递才能影响到水相和有机相出口的难萃和易萃稀土元素的组分含量,并且任一流量的变化都对两端出口产品的纯度产生影响,即元素组分含量与萃取过程的输入流量之间存在非线性、大滞后、强耦合。然而,易萃组分和难萃组分在萃取槽中的分布发生变化时,体现在稀土离子的特征颜色前后移动。稀土离子特征颜色带的移动是直观的,而且是可测的。广义预测控制可以预测未来多步模型的输出,并且在多步时段内,控制也有多步作用;模糊控制是以模糊集合理论为基础,在控制中引入人的模糊决策和推理功能,因此可以把人们积累丰富的实际操作经验,即专家控制规则,通过模糊推理和去模糊化,转化为精确的控制量,从而实现萃取过程的自动控制。本文的主要研究工作归纳如下: (1)对稀土萃取分离整个过程有较深入的研究。首先描述了稀土萃取分离的工艺流程,并对萃取过程的机理进行分析;然后讨论了稀土萃取分离过程的自动控制;最后根据当前研究情况,归纳总结了稀土萃取分离技术存在的问题。 (2)当萃取工艺条件发生变化时,易萃组分和难萃组分在萃取槽中的分布将发生变化,体现在稀土离子的特征颜色前后移动。利用视频监测的方法,把稀土颜色带变化最快处及其附近作为监测点,然后用图像处理技术,分析识别出颜色带偏移级数。实验结果表明,不管稀土离子特征颜色带前移还是后移,都能准确地判别出偏移级数。 (3)利用获取得到的稀土离子特征颜色带偏移量,采用广义预测控制和模糊控制分别对稀土萃取分离进行控制。最后的仿真结果表明,两种控制方法是有效的,从而确保稀土萃取分离最终出口组分含量的纯度。

关键词： 数字图像处理   实验教学   课程建设  

摘要： 数字图像处理是一门具有较强理论性和实践性的专业课程,实验教学内容可以巩固所学理论知识,培养学生实践动手能力、解决问题能力以及创新能力。本文针对课程实验环节中所存在的问题,对加强实验教学内容和教学手段的建设进行了深入的探讨。

关键词： 数字图像处理   TMS320VC5416   USB   运动检测   视频解码器  

摘要： 首先论文介绍了课题的研究背景以及国内外图像处理技术的应用和发展状况,比较了传统和专用图像处理系统的区别,通过分析DSP芯片以及DSP系统的特点,设计了基于TI公司的TMS320VC5416芯片的专用图像处理系统。简要比较了几种常用的编码算法各自的特点;列举改进了相关的运动检测算法。 文中详细介绍了系统的总体设计思想和具体的软硬件设计,对系统设计的几个主要部分例如主控方式和视频采集方式等进行了讨论。系统设置了两种工作方式:一种是运行检测算法,输出未经压缩编码的YUV格式的视频信号;另一种是直接对采集信号进行压缩编码输出JPEG码流,而且图像采集仍需经过运动检测算法判断。系统中的视频解码芯片控制接口为I2C总线;系统处理的是连续视频信号,数据量大,采集频率高,本文采用了一种利用FIFO和帧缓存器的中断管理方法来解决视频信号的采集问题。为了增强系统的通用性,系统配置了USB接口和LAN接口。对DSP的存储空间进行了规划,系统加入了FLASH存储器。为了实现视频采集的智能化,本文还对现有的图像运动检测算法作了探讨与改进,提出了一种快速抗干扰运动检测算法,并对算法的检测效果作了分析。

ISBN: (纸本)9787030235213

关键词： 智能交通   数字图像处理   计算机视觉   摄像机标定   背景更新   车辆检测  

摘要： 基于视频的高速公路交通流检测系统是一种结合数字图像处理和计算机视觉技术的智能化交通检测系统。本文运用数字图像处理和计算机视觉技术,对基于视频的交通流检测进行了原理分析与设计,对数字图像处理和计算机视觉的相关知识作了介绍,并对摄像机标定、背景更新、目标识别和交通流参数检测进行了研究。 视频图像由于采集环境、设备性能等各种原因往往会存在一定的噪声,因此需要对输入的视频图像进行预处理。本文通过比较不同的图象处理方法,结合实时处理的需要,选择邻域平均法对图像进行滤波。然后采用拉普拉斯算子与SOBEL算子相结合的方法对图像进行边缘检测,经预处理后的图像能够很好地满足后续处理需要。 摄像机标定的目的是为了确定摄像机的图像坐标系与物体空间中的三维参考坐标系之间的对应关系。本文在分析比较了目前各种标定方法后,提出了一种基于正交变换的摄像机标定方法。该方法通过将透视坐标系的变换为正交坐标系很好的消除了透视变形效应。 背景更新是交通流参数检测的基础内容。本文以摄像机固定情况下拍摄的视频图像数据为研究对象,提出了一种基于灰度频率统计的背景更新方法,同时使用背景差分算法对前景图像进行提取。 车辆检测是视频交通参数检测的重要内容,本文通过对现有多种算法的研究与分析,创新性地提出了一种基于相干理论的图像匹配算法对车速进行检测,并在此基础上设计了一种基于虚拟检测线的灰度峰值车流量检测算法。通过MATLAB对算法进行了仿真之后,取得了良好的效果。

关键词： 小波变换   小波去噪   噪声模型   数字图像处理  

摘要： 本文对去噪模型理论进行了研究,从概率统计、小波分析和偏微分方程三个方面做了系统概述。小波分析,作为一种新的数学分析工具,是泛函分析、傅立叶分析、样条分析、调和分析以及数值分析理论的完美结合,所以小波分析具有良好性质和实际应用背景,被广泛应用于计算机视觉、图像处理以及目标检测等领域,并在理论和方法上取得了重大进展。本文区分和描述了噪声的几种模型(白噪声、高斯噪声、泊松噪声),去噪方法及其相应算法和实验分析。 ·文章对图像知识给出了简要但系统的介绍,它是数学专业人员研究图像处理的必备知识,宏观了解图像处理的不同架构,定位交叉知识的契合点,更好更全面地应用小波理论。 ·小波理论知识的分析为模型的构建奠定了基础,小波变换、多尺度分析、细分方程及Mallat算法等为专业及非专业研究人员提供了参考。 ·从概率统计、小波分析和PDE三个方面考虑了小波去噪模型,评价其优劣并分别给出了适用的范围和条件。 ·详细讨论白噪声、高斯噪声、泊松噪声这三种常见的噪声模型,并给出了小波去噪的模型分析及其优点,着重剖析了几种具有典型的代表性小波去噪方法(小波变换模极大去噪、基于小波变换尺度间相关性的去噪、小波阈值去噪和平移不变量小波法去噪(TI))并进行对比比较。同时,对于小波系数,我们给出了层内、层间和混合模型并分别进行描述,并结合客观和主观两个方面,给出了图像处理的评价准则,最后本文通过实验对噪声图像进行了不同方法的处理和比照。

关键词： 径向基函数   图像放大   图像修复   椒盐噪声  

摘要： 目前,在数字图像处理技术的领域,很多问题已得到一定程度的解决。但相关学科对数字图像处理的效果与效率的要求正在不断提高,人们有必要改进已有的方法,提出更好的方法来处理已经获得一定程度解决的问题,甚至基础的数字图像处理技术,也需要不断地探索更多的方法,以获得更好的结果和更高的效率。 本文的主要工作为应用径向基函数（Radial Basis Function）对图像进行放大、修复和椒盐噪声的去除。本文将这三个问题转化成为二维曲面的重建问题,根据实际效果选用Multi-Quadric函数或二维薄板样条函数对图像中损失的信息构造插值格式,应用计算机自动选择待插值点和插值参考点并求解插值方程组,最后得到处理后的图像。对于每个问题,本文都编写了可以实机运行的程序,并进行了时间和空间上的优化。 实验证明,与目前常用的方法相比较,对于图像放大,本文的方法可以得到平滑的放大图像,并且在高倍放大时也很少产生“锯齿”现象;对于图像修复,本文的方法可以在多处破损且破损区域差异很大的情况下得到很好的修复效果,并且对于不同区域的修复不需要额外的人工干预;对于去除图像的椒盐噪声,本文的方法可以在很少破坏图像细节的情况下去除大部分甚至全部噪声,并且在噪声密度非常大的情况下仍然可以还原相当多的图像信息。

关键词： 数字图像处理课程   实验   MATLAB编程语言  

摘要： 本文根据数字图像处理教学大纲的要求和学生的基本情况,设计了基于MATLAB的数字图像处理课程的10个教学实验。经过教学检验,学生普遍反映难度适中,有利于加深他们对数字图像处理基本概念的理解,并为他们自己动手设计算法提供了基础训练。