特定部件高精度视觉识别与定位算法研究与实现

发布时间：2017-05-10 07:03

  本文关键词：特定部件高精度视觉识别与定位算法研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：利用机器视觉完成目标识别、辅助定位等方面的应用较多,但是对于某些特定应用背景环境下不规则复杂部件的识别和定位并没有可行的通用方法,在相机和目标有相对运动过程中,识别和定位存在技术难点。传统的角度识别方法,只适用于规则物体,对于结构和姿态复杂的部件,因这些方法有不通用性,无法做到快速准确的识别；传统精确定位方法由于需要标定参照物,在运动状态下很难实现精确标定,运动中的相机自标定相对于传统方法有更好的灵活性和实用性,但定位精度和鲁棒性均处于研究试验阶段,对于解决实际工程问题还有距离。针对特定复杂部件的识别,提出了一种基于边缘提取和几何计算的高精度视觉识别方法。通过记录初始图像与拍摄位置相关联的基准线,相机运动时提取目标图像不同位置的参考线与基准线比较,通过数学建模计算识别结果,实现准确识别目标,经过实验验证精度达到了10μm,处理大小为2452*2056px的图像耗时约600ms,能够满足高精度实时识别要求。通过实际部件摆放多种不同姿态,结合微动调整,能够快速、准确、可靠地识别出目标的角度数据。通过实际验证,该方法稳定可靠,并且可以运用到复杂部件高精度识别中。针对相机运动状态下的定位,通过由粗略定位到精确定位的过程,提出了在相机运动状态下的视觉高精度定位方法,该方法能够在相机随意移动的情况下实现高精度定位。通过实验测试,定位系统精度达到了0.01mm量级,定位准确、稳定,为有效解决复杂系统作业过程中部件高精确定位问题提供了一种可行的方案。
【关键词】：机器视觉 识别技术 定位技术 相机标定
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景9
• 1.2 研究内容9-10
• 1.3 现状分析10-11
• 1.4 问题提出和解决办法11-14
• 1.4.1 角度识别问题提出11-12
• 1.4.2 角度识别解决方案12-13
• 1.4.3 移动定位问题提出13-14
• 1.4.4 移动定位解决方案14
• 1.5 论文工作14-16
• 第二章 识别与定位算法来源项目简介16-19
• 2.1 机器视觉系统完成的研究内容16
• 2.2 机器视觉系统描述16-17
• 2.3 项目环境配置17-19
• 2.3.1 软件配置17-18
• 2.3.2 硬件配置18-19
• 第三章 角度识别方法19-26
• 3.1 图像信息获取19
• 3.2 图像预处理19-20
• 3.2.1 中值滤波19-20
• 3.2.2 阀值分割20
• 3.3 图像处理算法运算20-22
• 3.3.1 提取联通域20-21
• 3.3.2 特征提取—区域特征提取21-22
• 3.3.3 形态学处理—圆拟合22
• 3.4 几何计算22-24
• 3.5 测试验证24-26
• 3.5.1 测试环境24
• 3.5.2 实验结果24-25
• 3.5.3 时间复杂度分析25-26
• 第四章 移动定位方法26-35
• 4.1 定位系统实现平台介绍26
• 4.2 预处理26-28
• 4.2.1 相机标定26-27
• 4.2.2 相机和机械臂偏移关系计算27-28
• 4.3 粗略定位28-30
• 4.3.1 图像处理29-30
• 4.3.2 粗略计算30
• 4.4 精确定位30-32
• 4.4.1 模板匹配30-31
• 4.4.2 最小矩形包围法31
• 4.4.3 精确计算31-32
• 4.5 实验验证32-35
• 第五章 视觉算法实现平台介绍35-45
• 5.1 软件背景35
• 5.2 软件功能35
• 5.3 软件性能35-36
• 5.3.1 精度35-36
• 5.3.2 时间特性36
• 5.3.3 灵活性36
• 5.4 安全保密36
• 5.5 运行环境36-37
• 5.5.1 硬件设备36-37
• 5.5.2 支持软件37
• 5.6 使用说明37-38
• 5.6.1 使用综合说明37
• 5.6.2 软件安装步骤37-38
• 5.7 视觉软件模块设计38-41
• 5.7.1 监控模块38-39
• 5.7.2 识别模块39-40
• 5.7.3 通信模块40
• 5.7.4 图像展示模块40-41
• 5.8 视觉软件功能41-45
• 5.8.1 输入操作41-43
• 5.8.2 监控功能操作43-44
• 5.8.3 视觉识别操作44-45
• 第六章 结论与展望45-46
• 参考文献46-49
• 在学期间的研究成果49-50
• 致谢50

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