焊接激光致熔池亚像素边缘提取方法研究

由于热变形等因素的影响,薄板激光焊接中焊缝会偏离预设轨迹,造成焊接激光束与焊缝偏离,使焊接质量下降.因此,焊接过程中要检测激光致熔池中心与焊缝偏差,并根据偏差量调整焊接位置.熔池中心由熔池边缘拟合求得,为精确获取熔池中心需要计算熔池的亚像素边缘.熔池亚像素边缘由以下步骤得到:(1)根据黑白CCD相机拍摄的图像中熔池灰度值大的特点,可初步确定熔池的中心;(2)以初步确定熔池中心为起点,在利用形态学方法得到熔池图像中搜索得到熔池像素级边缘;(3)在熔池图像中,提取以像素级边缘点为中心的一定区域像素灰度值,根据灰度值变化拟合曲线得到亚像素边缘.试验表明,所提出的方法能精确提取熔池亚像素边缘.     

热态重轨图像光照不均校正方法

为抑制重轨弧面强反射场引起的局部亮度过大,同时保留足够多的原始图像信息.研究了线像素灰度处理方法,计算列像素均值,去均值化处理实现纵向光照不均校正;选取上边缘的n个离散点,三次B样条边缘拟合,y方向像素对齐实现边缘矫直,然后对每一行的像素进行叠加,将灰度均值作为基准,根据每一行像素灰度和基准的比值进行线性拉伸,实现横向光照不均校正.引入信息熵、均方误差、峰值信噪比、通用图像质量指数量化比较不同方法的处理效果.对比实验表明,文中方法得到的图像总体灰度值分布最均匀,图像质量评价参数最高.该方法校正了图像亮度的不均匀性,同时能保留足够多的原始图像信息.     

O形密封圈尺寸视觉精密测量技术

针对现有O形密封圈尺寸测量方法的局限性,设计基于主动视觉的精密检测方法,并对快速自动调焦、亚像素边缘检测、边缘点拟合技术进行了研究。将快速自动调焦过程分为3个阶段,使用大步长和方差函数,结合灰度切割对比度增强与中值滤波,完成粗调焦;使用小步长和Tenengrad函数,完成细调焦;采用Brenner函数和微步距完成高灵敏度调焦.用Zernike矩算法对边缘点进行亚像素定位,并采用面积最小误差法拟合边缘点,求取O形密封圈的内径、外径.实验结果表明:本文方法经过16步搜索,在15 s内可自动完成调焦;与传统方法相比,通过亚像素提取,能将内外径测量结果达到微米级,满足O形密封圈测量需求.      

基于LoG-Zernike矩算子的钢轨激光图像提取识别

采用激光摄像技术进行钢轨轮廓测量,图像中钢轨激光光条中心提取精度及效率,是决定钢轨轮廓测量是否可行的关键因素.提出采用LoG-Zernike矩算子进行钢轨激光光条中心提取,先利用LoG算子进行钢轨激光光条边缘粗定位,在粗定位图像边缘邻域内,再采用Zernike矩算子进行激光光条中心精确定位.详细论述了LoGZernike矩算子进行图像亚像素提取原理、过程,给出了LoG-Zernike矩算子详细计算步骤.试验结果表明,LoGZernike矩算子提取的钢轨轮廓曲线较细,连续性较好.     

路基表面沉降视觉检测系统光斑中心定位方法研究

激光光斑中心精确定位是铁路路基表面沉降视觉测量系统的关键技术,关系沉降测量的精度.分析了铁路路基表面沉降视觉测量的基本原理,结合激光光斑图像的特点,在以光斑轮廓邻域的灰度分布进行曲面建模的基础上提出基于曲面拟合的光斑亚像素中心定位方法,并通过实验验证了该方法光斑中心定位精度优于常用的基于重心灰度分布曲线拟合法,定位精度高且鲁棒性好,达到了铁路路基沉降观测精度的要求.     

基于激光摄影测量方法的地铁限界检测系统研究*

限界检测系统主要采用激光摄影测量方法快速实现地铁限界非接触式检测,检测系统采用激光摄像式传感器实时采集隧道断面图像,通过对激光摄像式传感器非线性模型进行标定从而建立空间物体与摄像机图像像素之间映射关系,实现隧道断面上待测目标点的距离测量。针对系统中激光光条图像的处理,先后采用图像预处理算法提高图像处理效率,Sobel算子提取激光光条边缘,利用 Sobel算子提供的光条梯度信息经脊线跟踪法实现光条中心亚像素提取,提高检测系统精度。利用研制出的地铁限界检测系统进行现场试验和精度验证。试验表明,地铁限界检测系统能够满足地铁限界高精度检测需求,能够为地铁安全运行发挥重要作用。     

一种简单的灰度图像边缘检测算法

提出了一种新的基于平行方向上像素点灰度值平均值求差的边缘检测算法.根据像素点及其八邻域的灰度值,在尽量保证图像信息完整的基础上,选择合适的阈值提取出尽可能合适数量的边缘点,并利用边缘的连续性原理对结果中的噪声点进行筛选,以达到边缘提取的目的,提高图像边缘检测效果.实验表明:此算法对灰度图像是一种简单、有效的边缘检测算法.     

基于量子指针的量子灰度图像处理

为了解决量子灰度图像处理中量子图像的表示问题,利用量子态保存图像的灰度信息和位置信息,依据灰度图像灰度变化范围小的优势,提出并证明了一种量子灰度图像的存储表达式,而且在此表达式的基础上,提出了“量子指针”的概念。把量子指针作为图像像素灰度信息与位置信息联系的纽带,利用其双向性和子块性可使得量子灰度图像在存储及其他操作方面更为简单,方便,最后也验证了它的可行性。     

小波分析在弧焊机器人视觉检测中的应用

针对弧焊机器人薄板对接、搭接焊缝的自动焊接问题,将小波分析应用在CCD直接获取的焊缝图像的处理中,用来提取焊缝轨迹.根据薄板的对接和搭接焊缝图像的特点,建立了斜坡型及梯形小波分析模型,通过对模型的多尺度小波变换和李氏指数的分析,可以区分焊缝的边缘类型,从而增强了焊缝轨迹提取方法的抗干扰性和适应性,也为弧焊机器人的自动化和智能化焊接提供一定的技术参考.     

基于边缘检测的焊缝图像自动识别算法

提出一种基于边缘检测的焊缝图像识别方法,即通过对螺旋钢管焊缝图像的实时采集、处理、分析,一旦发现焊枪偏离焊缝中心则及时对焊枪走向加以调整.该方法运用在实际螺旋钢管焊接中,具有检测时间短、误差小、工作稳定可靠、抗干扰能力强等特点.     

复杂焊接结构焊缝强度评估方法及应用

通过分析复杂焊缝受力,利用有限元分析方法输出焊缝位置的应力,求出焊缝局部单位长度的真实载荷.结合德国FKM规范并参考国内外相关研究,提出评估焊缝静强度方法.为高效评估整车级大量复杂焊缝,基于ANSYS软件编制快速分析程序,建立某出口地铁车体的有限元强度分析模型,在防撞柱载荷作用下,利用该程序评估司机室关键焊接结构焊缝的静强度;通过优化焊缝参数,使关键焊缝1和焊缝2最大利用度分别由1.09和1.41降为0.90和0.77,满足焊缝强度设计要求.     

不锈钢激光-MAG复合焊接头成型规律及性能

为了给新一代城轨列车的焊接制造提供技术支持,以列车用6 mm SUS301L-MT奥氏体不锈钢为研究对象,采用焊缝截面分析、金相观察、X射线衍射法、残余应力测试等手段,研究了激光-MAG(metal active gas welding)复合焊接头的成型规律及接头性能.结果表明:激光功率、离焦量增大能增加焊缝上表面熔宽;焊接速度增加后,焊缝中部熔宽和下表面熔宽明显减小;焊缝宽度比随离焦量的增大显著增加;焊缝组织为奥氏体+δ铁素体;接头纵向残余应力在接头中心位置存在极大值,约为330 MPa.     

基于像素-亚像素级形态分析的路面三维图像裂缝自动识别算法

为了准确有效地检测路面裂缝,为路面性能评估、路面养护管理、路面结构和材料设计提供数据支撑,针对1 mm/像素路面三维图像提出了基于像素-亚像素级形态分析的裂缝自动识别算法。首先,应用Canny算法和区域生长算法检测候选裂缝目标并进行融合处理,得到融合分割图像;然后,提取并重构像素级与亚像素级图像骨架;最后,融合像素-亚像素级骨架图像,综合利用形态学算子和轮廓长度、圆度、扁平率等连通域形态特征提取裂缝目标。基于150张路面三维图像(992像素×992像素)对笔者算法和另外5种既有算法进行测试,结果显示,笔者算法获得了较高的准确率(均值90.45%)和召回率(均值96.49%),F均值由高至低分别为:笔者算法(90.72%)、种子并行生长算法(39.65%)、GAVILáN算法(33.46%)、各向异性测度算法(30.32%)、Canny检测(25.85%)和OTSU分割法(5.85%)。算法适用性分析表明,笔者算法较适用于细小裂缝图像识别,种子并行生长算法、GAVILáN算法和各向异性测度算法有利于宽而明显的裂缝识别,而Canny和OTSU通常可作为裂缝识别算法中的一个图像处理环节。     

融合边缘检测与区域生长的交通图像分割方法

在交通监控中,如何从复杂的背景中分割运动物体是至关重要的一步,针对车辆的运动阴影对图像分割产生的不利影响,提出了一种新的融合边缘检测与区域生长的彩色图像分割算法,算法同时考虑了图像的彩色信息和空间信息.该算法首先对彩色图像边缘检测,并根据检测结果设置种子像素;再基于颜色相似性生长准则,结合边缘检测结果,对每个种子点进行区域生长;最后,利用区域合并算法对剩余的像素进行合并.实验结果表明该算法很大程度上克服了阴影给图像分割带来的不利影响.     

非乘积型小波多尺度边缘检测

讨论了L2（R^2）空间中一类紧支撑正交对称非乘积型小波在灰度图像边缘检测中的应用，检测过程利用了图像所有高频信息，对非乘积型小波滤波器组，先由它们拟合沿水平，竖直方向的滤波器组，若记W1，W2，W3为图像I滤波之后的三个高频图像，W=√-W^21 W22 W23，对W进行非最大值抑制，滞后阈值化，得到图像I边缘图，这样得到不同尺度的边缘后，进行简单边缘匹配，得到原图像边缘，最后给出了IC图像非乘积型小波多尺度边缘检测的结果。     

基于边缘检测的焊缝图像自动识别算法

提出一种基于边缘检测的焊缝图像识别方法,即通过对螺旋钢管焊缝图像的实时采集、处理、分析,一旦发现焊枪偏离焊缝中心则及时对焊枪走向加以调整。该方法运用在实际螺旋钢管焊接中,具有检测时间短、误差小、工作稳定可靠、抗干扰能力强等特点。     

基于分形特征的医用图像边缘增强和检测

由曼德勃罗特（BenoitB.Mandelbrot）的分形理论可知,建立在分形布朗运动模型之上的医用图像总可以计算得到一分形维数。本文在建立于分形布朗运动模型之上的分形维数的估算进行了讨论。通过将整个医用图像中每个像素的分形值,转化为相应象素的灰度值,得到了边缘增强和检测图。结果显示,基于分形的医用图像转化算法较之传统的图像边缘增强算法有利于减少噪声。     

基于数字照相技术的边坡变形自动化监测技术研究

将数字摄影测量技术应用于边坡位移自动监测。在边坡上布设固定标志点,将非量测数码相机置于边坡正面,运用程序控制相机间隔一定时间对边坡进行拍摄。对拍摄图像预处理后使用圆心亚像素识别算法确定测点亚像素位置。根据标志初始实际距离与初始相片像素距离建立物象比例,对比各次识别结果得到各测点实际的相对位移。运用GPS技术和计算机技术,本系统可实现数据交换、控制指令发送和预警的适时监控。本系统采用非量测数码相机,相对于传统边坡检测方法具有成本低,精度高,需要人工干预少等优点,现场试验50 m距离识别精度达到3 mm,取得较好效果,可以作为大量边坡自动化监测的有效手段。     

日间高速公路侧后方车辆识别方法

为帮助驾驶员发现目标车道侧后方车辆尤其是视野盲区内车辆,从而避免或减少换道过程中发生的交通事故,提出了日间在高速公路上识别侧后方车辆的新方法.根据路面灰度值,将日间图像分为正常光照和弱光照两类.由于车辆阴影的灰度小于路面平均灰度,根据两侧车道区域内存在的灰度突变确定出侧后方车辆的可能存在区域.对确定的区域采用相应的阈值分割方法进行图像分割.在对分割后的二值化图像去噪、边缘提取和细化,以及提取车辆直线水平边缘基础上,根据系列车辆统计获得的先验知识(车辆前车窗的大小及比例等)验证车辆的真实存在.试验结果表明,该算法具有较好的可靠性和鲁棒性.     

基于均值聚类的车牌定位技术研究

采用强制综合聚类中心的均值聚类思想对车牌图像进行区域分类,在HLS颜色空间下,利用数理统计的方法得到聚类颜色中心,并对目标图像进行强制聚类,以最终获得只包括车牌四种颜色的待处理的图像,然后利用形态学、人工神经元网络等技术对车牌进行车牌识别.该方法在实践中进行了验证,比基于二值化和灰度化处理思路的定位效果更好,能对多种不同环境下的拍摄的车牌进行有效的识别.