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基于机器视觉的绣布针孔定位与跟踪

作　者: 吴雷
导　师: 吴世林
学　校: 武汉纺织大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 机器视觉 图像处理 目标分析 针孔定位 目标跟踪
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


由于纺织行业是传统劳动密集型产业，产品附加值低，因此要想提高纺织产品的附加值，就需要不断改进新的工艺和开发出更多新的技术来生产出更有市场竞争力的产品。结合当前流行的装饰产品十字绣的广阔市场应用前景和十字绣产品的工业化生产技术的缺乏，本文以十字绣产品的自动化生产为出发点，以十字绣机器人为研究平台，以完成十字绣的双面绣制工艺为目的，以机器视觉技术为基础，对十字绣机器人绣制全过程的针孔智能识别定位与跟踪进行了研究。本文中对绣布针孔定位与跟踪的研究，主要围绕针孔目标定位和针孔运动目标跟踪这两个方面展开，并对十字绣机器人平台的整体构架和机器视觉在针孔定位与跟踪上的系统原理与实现进行了具体介绍。在机器视觉的应用中，以VC、OpenCV为软件平台，通过对图像的预处理、图像的分析、以及目标针孔特征分析等过程，来完成对绣布针孔目标的定位与跟踪。在图像预处理、图像分析以及图像特征提取过程中，通过对各种不同的图像处理方法进行比较，对各种图像分析方法进行试验，来提取图像中的目标特征。并根据不同的处理和分析方法的结果，确定了适合于绣布针孔目标的综合解决方法。本文结合空间点定位原理实现了对十字绣绣布和绣针的空间坐标转换和目标提取，并对这个过程进行了详细的介绍。然后通过空间转换的后续处理工作，分别对绣针目标和绣孔目标的中心进行了详细的提取，从而完成了对针孔目标的定位。同时，通过对不同的目标检测方法的对比，确定了适用于十字绣机器人的针孔目标综合检测方法。并对不同的目标跟踪算法进行了详细的分析，对相关的算法进行了有效的改进，使系统能够快速准确的实现对针孔目标的跟踪。最后，给出了绣布针孔目标的定位与跟踪处理结果，并分析了计算结果与绣布实际运动位置之间的关系。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-16
  1.1 课题研究的应用背景  10-11
  1.2 目标定位与跟踪技术的研究现状  11-13
  1.3 针孔定位与跟踪的研究方法与存在的问题  13-14
  1.4 本文的主要研究内容与章节安排  14-16
    1.4.1 主要研究内容  14-15
    1.4.2 章节安排  15-16
2 绣布针孔定位与跟踪系统构建  16-27
  2.1 系统分析  16-19
    2.1.1 检测过程分析  16-17
    2.1.2 系统功能要求  17-19
  2.2 系统结构设计  19-25
    2.2.1 系统工作原理  19-22
    2.2.2 系统的总体组成  22-24
    2.2.3 系统模块设计  24-25
  2.3 本章小结  25-27
3 目标图像的预处理  27-38
  3.1 计算机视觉库 OPENCV 简介  27-29
    3.1.1 OPENCV 计算机视觉库产生的基础  27-28
    3.1.2 OPENCV 计算机视觉库的特点  28-29
  3.2 图像信息的获取  29-32
    3.2.1 获取初始化信息  29-31
    3.2.2 获取绣制路径信 息  31-32
  3.3 图像噪声的消除  32-34
    3.3.1 简单模糊  32-33
    3.3.2 中值模糊  33
    3.3.3 高斯模糊  33-34
    3.3.4 双边滤波  34
  3.4 图像的增强  34-35
    3.4.1 单一阈值化  34
    3.4.2 自适应阈值化  34-35
  3.5 图像形态学处理  35-37
    3.5.1 膨胀与腐蚀  35-36
    3.5.2 开运算与闭运算  36-37
    3.5.3 形态学梯度  37
    3.5.4 礼帽与黑帽  37
  3.6 本章小结  37-38
4 针孔目标的定位分析  38-50
  4.1 机器视觉中空间点定位的原理  38-42
    4.1.1 三角测量的原理  38-39
    4.1.2 目标图像的几何变化  39-41
    4.1.3 确定位姿参数  41-42
  4.2 针孔目标特征的提取  42-46
    4.2.1 确定感兴趣区域  43-44
    4.2.2 针孔目标的提取  44-46
  4.3 针孔目标的定位  46-49
    4.3.1 绣针目标的定位  46-47
    4.3.2 绣孔目标的定位  47-49
  4.4 本章小结  49-50
5 针孔目标的检测与跟踪  50-61
  5.1 运动目标的检测方法  50-53
    5.1.1 帧间差分法  50-51
    5.1.2 背景差分法  51-52
    5.1.3 光流法  52-53
  5.2 针孔目标的跟踪策略  53-55
    5.2.1 跟踪预处理  54
    5.2.2 针孔目 标的运动 特征  54-55
  5.3 运动目标跟踪算法  55-58
    5.3.1 基于匹配的跟踪 算法  55-56
    5.3.2 基于运动的跟踪 算法  56
    5.3.3 CAMSHIFT 跟踪算 法  56-58
  5.4 针孔目标的跟踪分析  58-61
6 总结与展望  61-62
  6.1 本文的研究结果总结  61
  6.2 后续工作展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-67
附录  67

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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