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基于USB摄像头的数字图像检测技术研究

吴学功  
【摘要】: 图像测量技术是近年来在测量领域中形成的新的测量技术,具有广阔的发展前景和潜力。从推广和拓展该项技术的角度出发,针对目前由于图像传感器价格较高,图像处理算法复杂,在常规检测领域应用相对较少等情况,在传感器与检测技术课程群平台的基础上,本课题研究了采用普通USB摄像头,构建适合于科学研究、工程测量以及教学实验使用的图像检测技术平台等方面的技术,并进行了二维振动的实时图像检测等方面的探索。 本课题设计了以基于USB协议的普通数字摄像头为图像传感器,以PC机为上位机的性价比较高的,适合实验推广使用的图像检测系统的硬件方案,并利用基于VFW的视频捕捉技术,建立了基于普通USB接口的数字摄像头的图像检测平台。 根据本系统的特点,本文分析研究了摄像机标定方法,实现了本系统摄像机标定和畸变校正等工作,建立空间物体的实际位置与图像上点的对应关系。 图像处理技术是本系统的重点。文中分析了目前常用的图像处理算法,根据本课题的需要、设计使用了有针对性的处理算法。采用改进了流程的中值滤波方法提高了图像预处理的效率和实时性。采用基于颜色的阈值分割技术,实现彩色图像的分割,降低了对系统测量环境(如光照条件等)的要求,提高了系统的适应性。为进一步提高系统的效率,增强系统的实时性,提出了一种新的具有普遍意义的颜色色度的处理算法。根据系统的特点,采用卡尔曼滤波的方法,在图像上预测目标的位置,从而可以在图像中有目的性的搜索目标,大大降低了数据处理量,提高了系统的实时性,效果比较明显。 本课题以二维振动物体为具体研究对象,利用本课题研究的数字图像检测平台,研究了低频小振幅的二维振动的图像测量方法。实验证明,本文设计的基于普通USB摄像头的数字图像检测平台结构简洁,性价比较高,对于拓展图像检测技术在常规领域的应用具有一定的意义。


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