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基于视觉的精密定位系统研究及应用

刘今越  
【摘要】:基于视觉定位子系统的研究是当前机器视觉领域的研究热点,有着广泛的应用前景。本文进行的研究首先是基于机器视觉的基本理论和发展现状,讨论了机器视觉在各个领域的应用情况;其次,按照机器视觉系统的逻辑结构,探讨了机器视觉定位系统各部分的设计方法,并在此方法的指导下实现了863计划项目“L波段连续波多注宽带调速管”(2002AA872020)子项—“基于视觉定位的磁场分布检测系统开发”中视觉定位部分的设计,并将视觉定位部分成功应用于磁场分布检测系统中,保证了检测数据的准确性和可靠性。论文主要内容如下: 介绍了视觉定位系统的工作原理,并分析了视觉定位的常用方法。根据项目的具体要求全面分析了并论证了视觉定位磁场分布检测系统的具体指标及可行性。提出了视觉定位系统的构建方案,并针对项目实施的具体要求对视觉定位系统主要硬件进行了选型设计。 对计算机视觉中常见的摄像机标定方法进行了分析、比较,并总结了各种标定方法的优缺点。根据本系统工作过程中摄像机与工件之间距离固定这一特点,采用一种非线性标定方法对系统进行标定,在一定程度上减少了摄像机畸变的影响,提高了检测精度。对非线性标定算法的原理进行了详细论证,并对其校正精度进行测定实验。 针对视觉定位系统的实际应用,首先介绍了从硬件上改善图像质量的自动曝光方法,随后又对图像预处理方法进行了详细介绍及功能比较。通过合理有效的图像预处理方法,实现了目标图像由图像背景的良好分离效果,为之后的圆心定位打下了良好基础。提出了一种边界点选组的圆拟合方法,能够有效的降低由于照明阴影对检测精度带来的影响,大大提高了定位精度。 从软、硬件两方面详细介绍了视觉定位磁场分布检测系统的集成方法,并对硬件结构及软件功能模块做了简单介绍。通过大量实验,详细分析了视觉定位误差原因并找出相应的解决方法,用常规摄像机实现了视觉定位系统的精度要求,从而最终保证了视觉定位磁场分布检测系统在实际磁场测量工作中的成功应用。


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