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同轴度测量中的图像处理技术研究

作　者: 刘晓如
导　师: 陈良益
学　校: 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 光学测量 激光准直 光斑中心定位 同轴度测量软件
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


同轴度测量也称轴对中技术,主要用于旋转机械两联结轴轴线的平行偏差(平偏)和倾斜偏差(角偏)的测量。在机械加工、电力、石化、航空等行业的众多设备上都离不开使用旋转机械,这些机械轴系的同轴度对设备正常运行有着至关重要的影响。因此在设备安装、日常维护和维修中都要进行同轴度测量。传统的人工测量法和光电测量法效率低、人为误差大、自动化程度低,难以满足不断发展的测量需求。计算机视觉检测技术是以现代光学为基础,融光电子学、计算机图像学、信息处理、计算机视觉等科学技术为一体的现代检测技术,具有非接触、全视场、速度快、精度高等优点,在军工、机械、电子、农业、医学等领域得到了广泛的应用。将计算机视觉检测技术的相关原理与算法用于同轴度测量系统,可以有效提高系统的测量效率和测量精度。本文对同轴度测量所涉及的技术领域及其在国内外的发展状况进行了调查和分析,完整介绍了运用激光进行同轴度测量的几种技术原理。提出了将计算机视觉检测技术的先进算法和原理用于同轴度测量系统的思路,概述了计算机视觉检测技术的国内外研究现状。论文描述了同轴度测量系统的测量原理,推导了测量角偏和位偏的计算公式,在此基础上介绍了系统的软硬件组成模块。设计了视频采集和多线程同步处理的方法和流程。数字图像处理是计算机视觉检测的核心内容,对系统的测量精度和测量效率具有决定性作用。本文着重论述了图像处理中的滤波、阈值分割和边缘检测三方面的内容,深入分析了几种光斑中心检测的算法,建立了一套综合图像处理过程,即自适应简单去噪—峰谷阈值分割光斑特征区块粗定位—数学形态学运算,进一步提高查找区块精度—灰度质心法光斑中心计算。这些措施有效地保证了中心定位的稳定性和测量精度。论文对整个系统测量结果进行了实验验证,并给出了测量结果的精度和重复性分析。实验结果表明,本论文所述的同轴度测量系统精度高、重复特性好。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 同轴度测量系统研究的意义  9-10
  1.2 国内外研究概况及发展趋势  10-13
  1.3 图像处理技术在同轴度测量中的应用及发展现状  13-15
  1.4 论文主要研究的内容  15-16
第二章 同轴度测量系统  16-28
  2.1 引言  16
  2.2 同轴度测量系统  16-19
  2.3 硬件  19-21
    2.3.1 激光发射器  19
    2.3.2 激光接收器  19-21
    2.3.3 图像采集卡  21
    2.3.4 控制计算机  21
  2.4 软件  21-27
    2.4.1 视频捕获与图像采集模块  22-23
    2.4.2 多线程同步处理模块  23-25
    2.4.3 数据处理与存储模块  25-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章 图像预处理  28-36
  3.1 引言  28
  3.2 光斑图像的特性分析  28-29
  3.3 数字图像预处理  29-35
    3.3.1 图像的获取和转换  29-31
    3.3.2 图像噪声和平滑滤波  31-34
    3.3.3 图像灰度变换  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章 光斑中心检测算法  36-55
  4.1 引言  36
  4.2 灰度阈值分割  36-38
  4.3 边缘检测  38-43
  4.4 形态学图像滤波  43-45
  4.5 几种中心检测的方法  45-48
    4.5.1 形心法  45-46
    4.5.2 灰度质心法  46
    4.5.3 圆拟合法  46-48
  4.6 实验结果及分析  48-54
    4.6.1 人工干扰图的实验验证  48-51
    4.6.2 实际光斑图的实验结果及分析  51-54
  4.7 本章小结  54-55
第五章 整体系统的实验结果  55-61
  5.1 实验目的  55
  5.2 实验装置  55
  5.3 实验步骤和结果  55-58
    5.3.1 重复性实验  55-57
    5.3.2 精度实验  57-58
  5.4 实验结果分析  58-60
    5.4.1 测量值重复性分析  58-60
    5.4.2 测量值精度分析  60
  5.5 本章小结  60-61
第六章 总结与展望  61-62
  6.1 论文总结  61
  6.2 工作展望  61-62
参考文献  62-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65-66
致谢  66

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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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