基于非标定图像的犁胫热态锻件三维重构

热态锻件尺寸的实时测量是长期困扰锻造工艺的重要问题。机器视觉测量是有望解决这一难题的重要途径。现场标定是机器视觉测量最为繁琐的步骤之一。建立基于非标定图像的三维重构模型,可以避免现场标定,提高机器视觉的测量效率和使用的方便性。提出基于RANSAC自动估计两幅图像之间基本矩阵的方法,研究基于基础矩阵估计的三维重构过程,给出基于非标定图像的三维重建结果。实验表明,非标定三维重建能为犁胫热态锻件的计算机视觉测量提供一定精度的三维描述。     

基于立体视觉的农机热锻件测量系统设计

为解决农机热态锻件的在线尺寸测量问题,提出了一种基于计算机双目立体视觉的解决方案。针对热锻件的图像获取、特征提取、图像匹配和三维重建等问题展开研究,分别采用光谱选择性图像采集方案、形态学角点和轮廓提取方案,基于标定立体校正的快速匹配和重建方案,构建了一套在线测量系统。为提高系统的实时性,采用Open CV计算机视觉库函数实现相应算法。以一个被加热至1 000℃圆柱体锻件为试验对象,测量结果直径相对误差为2.20%,高度相对误差为1.81%,用时87s。试验结果表明:所提出的农机高温热锻件几何参数测量方法能够满足锻造生产现场对尺寸测量实时、精确、高效的要求。     

犁体CAD通用数学模型的研究

通过对Ｂ样条理论的研究,创建了新的通用犁体曲面和样板曲线数学模型及其参数造型,该模型库自动化程度高,数据处理便捷,无需分片描述,曲线曲面（包括犁体曲面,样板曲线,翻土曲线）整体即可可达到二阶参数（Ｃ＾２）连续,具有较高的光顺性利用该模型库结合三维图形,实体造型和图像模拟技术开发的ＣＡＤＴ使犁体曲面的优化,设计过程自始至终都十分直观,透明和方便,有效提高了设计质量和效率。     

基于单目视觉工件尺寸测量系统的研究

基于双目视觉三维测量原理,提出了一种摆动式单相机三维测量方法。通过分析系统结构参数对测量精度影响,确定了测量误差处于最小范围时的结构参数。设计了系统的硬件结构并开发了图像处理软件模块,搭建了相应的测量系统。利用平面靶标标定法对该系统进行了立体标定,确立了该系统各坐标系之间的映射关系。     

玉米叶片生长状态的双目立体视觉监测技术

研究了使用双目立体视觉技术监测玉米叶片运动的可行性,视觉监测系统包括一个能够垂直升降和水平移动的支架,用于支撑双目相机连续监测被试样品。采用白色荧光小球作为标志物,简化图像算法的同时增加了三维坐标测量精度。图像处理过程中采用亚像素边缘检测算法,有效地提高了立体匹配的精度。仿真实验结果表明,系统测量误差可达0.0139 cm,能够检测叶片微小的位置变化。     

野外非结构化环境下番石榴视觉三维感知研究

自然环境下的番石榴与背景颜色相似,视觉特征稀缺,光照条件复杂,对其进行准确的识别和测量是一项具有挑战性的工作.为此,结合全卷积神经网络与双目立体视觉原理,基于具有强鲁棒性的图像分割算法及高精度视觉三维测量算法,构建了适用于野外番石榴采摘的实用和稳定的视觉算法框架.试验结果表明:图像分割的均交并比为85.3％,双目视觉系...     

基于双目立体视觉的植株生长状态无损监测方法的研究

基于双目立体视觉的植物生长状态无损测量方法研究,能快速地对植株生长进行无损监测,尤其能准确测量倾斜生长的植株高度,对于农业工程研究有重要意义。本研究在实验室搭建计算机双目立体视觉平台,对大豆植株生长进行无损监测。由于植物的形态与生长条件限制,双相机光轴与基线的夹角未能构成最佳双目测量系统,因此本研究对双目立体视觉平台本身的精度进行了校验。利用VC＋＋6.0编制的图像分析处理软件,结合界跟踪算法与斜率计算对植株的顶芽进行识别,能取得很好的效果。研究表明,实验表明双目立体视觉可应用于植物无损监测,具有广阔的应用前景。     

基于单相机三维测量系统的研究

基于双目视觉三维测量原理,提出了一种摆动式单相机三维测量方法。通过精度分析,确定了测量误差处于最小范围时的参数。对系统的硬件结构进行了设计,开发了图像采集及处理软件模块,搭建了相应的测量系统。利用2D平面靶标定法,对系统进行了标定,建立了图像坐标与世界坐标系的关系。     

犁体参数化设计系统的研究

为提高犁体设计效率,引入参数化设计和专家知识库的技术,以犁体曲面十二参数法数学模型和犁体曲面的构成线方程为基础,推导样板曲线方程和犁托的样板曲线方程,通过知识库来表达参数化设计过程中的非数值化专家经验和设计常识.编写了犁体参数化设计系统,实例表明,该系统只需输入耕宽、耕深和耕速3个参数,可自动生成各种型号犁体及零部件的二维工程图和三维造型图,设计时间由几个月缩短为20min左右.     

基于深度图像的猪体尺检测系统

为实现生猪饲养过程中体尺无接触检测,设计了一套基于双目视觉原理的猪体尺检测系统。针对色彩图像提取猪体轮廓易受污物和光照干扰的问题,提出基于深度图像的猪体轮廓提取算法。使用双目视觉系统获得猪体深度图像,利用帧差法提取猪只高度信息,并基于高度信息二值化图像,获得猪体轮廓;结合优化的基于凹陷结构的拐点提取算法,筛选体尺检测关键点,计算体长、体宽、体高、臀宽、臀高5个体尺,编写了基于以上算法的猪体尺检测程序。双目视觉系统三维检测的实验室验证表明:在2 m物距范围内,系统三维检测相对误差均小于1%;系统在实际猪场对32组猪体尺检测结果表明:与手工测量猪体尺相比,本系统检测的体尺平均相对误差在2%左右,平均误差小于2 cm。试验证明基于深度图像的猪体尺检测系统不容易受到脏污和光照干扰,能够实现生猪饲养过程中猪体尺的无接触检测。     

光学犁体曲面测量仪的试验研究

为提高光学犁体曲面测量仪的精度、工效、简化结构、降低成本,作者研制了窄缝光发射器及投影屏式的新型光学犁体曲面测量仪。本文分析了该仪器的主要结构、也讨论了精度问题。试验表明:可在半小时内测绘完毕犁面的纵剖和横剖两组曲线族,在200×200mm~2范围内与理论曲线比较的误差小于1mm(<1％)。     

基于双目立体视觉的植物三维重建系统

为推进农林业科技发展,将虚拟现实的三维重建技术进一步应用于农林业领域将受到更加广泛的关注。本文通过拍摄两幅不同视角的拟南芥图片来获得二维图像信息转换为三维信息,重建出三维模型,并建立人机交互系统。选择双目立体视觉系统来进行拍摄不同视角的拟南芥图片,采用相机标定参数对获取的图像进行畸变校正和极线校正,同时对图像进行图像分割。然后选择SURF特征检测算法和SIFT特征匹配算法进行特征检测匹配,将匹配后得到的拟南芥的二维数据转换为空间三维坐标,使用三角剖分算法和纹理映射方法得到了拟南芥三维逼真模型。最终得到了具有592个空间点的拟南芥的三维模型,并建立了基于机器视觉技术的模式植物虚拟生长模型的人机交互系统。通过对多盆拟南芥进行建模和参数验证,拟南芥叶片长度、宽度和茎秆长度的软件测量值与真实值之间的相关系数R 2分别为0.9404,0.974,0.9862,且软件测量值都在真实值的5%误差线范围以内。表明本文重建的拟南芥模型稳定性和可靠度都较高。     

基于高速图像处理提取被抛土粒三维运动轨迹

为了更好地分析潜土逆转旋耕刀的抛土性能,用两台高速摄像机组成双目立体视觉系统对潜土逆转旋耕机的抛土过程进行同步记录,然后跟踪图像序列中同一土粒的运动轨迹.提出了用BP神经网络建立双目立体视觉模型的方法,利用此模型进行标定,找出物体的图像坐标与世界坐标之间的映射关系,解决了土粒三维运动轨迹的提取问题.     

犁体曲面最佳拟合

本文介绍了形成犁体曲面的一种方法——样板曲线扫描法。构造了犁体曲面的特性函数。把犁体曲面最佳拟合问题归结为求解一个含有N个变元及M个不等式约束的非线性规划问题。从而在最佳拟合的意义下,得到犁体曲面的数学表达式。已成功地用于对南方系列水田犁的各种犁体曲面进行数学描述。     

采摘机器人定位导航系统设计 —基于机载三维激光成像电力巡线

采摘机器人作为一种典型的农业机器人,一直未得到普及,其主要受限于果实空间分布的不规律性,以及存在视觉定位及采摘方式等技术难题。为此,将机载三维激光成像电力巡线技术引入到采摘机器人的定位导航系统的设计过程中,通过果实的圆形检测和三维重构来确定果实的质心坐标,以提高采摘机器人导航视觉的精度和效率。为了验证方案的可行性,对果实图像采集和处理的准确性进行了测试,结果表明:视觉导航系统可以成功得到标准的圆形图像,通过三维重构后,质心坐标的计算结果和测量结果基本吻合,且对果实的成功识别率较高,从而验证了方案的可靠性。     

计算机绘图在犁体曲面设计中的应用

为了加速犁体曲面设计参数和方案的选择及生产上的应用(指样板曲线),本文作者用FORTRAN语言编制了一套计算绘图程序,在DJS-8计算机上对犁体曲面的轮廓线、水平迹线、性能曲线以及样板曲线等进行了计算,同时在DC300绘图机上绘出了图形,试验证明效果良好。     

数学解析法设计犁体曲面探索之一

作者通过试验,提出了用单一的曲面方程连续描述犁体曲面的方案,取得如下结果。 一、用一直元线沿着一条连续的水平迹线移动,二面绕x轴转动,同时改变与x轴的空间夹角的原理建立了连续的犁体曲面解析式,实践证明行之有效,而且所设计的1LD-230悬挂重型二铧犁犁体曲面性能良好,并已鉴定定型。 二、建立了犁胫线、顶边线、翼边线等解析式,以此与曲面解析式联解,可以得到元线的边界坐标值,构成具有完整轮廓的犁体曲面。 三、从连续描述的犁体曲面解析式导出的性能曲线、样板曲线均连续可微,且推导运算简便。为探索土壤运动轨迹的物理方程及犁体曲面有理设计创造了条件。     

基于MDT和ADSRX的犁体曲面造型研究

以犁体曲面十二参数法为设计原则,利用以ＡｕｔｏＣＡＤ Ｒ１４为平台的三维机械设计造型软件ＭＤＴ３．０和ＡＤＳＲＸ编程环境,设计了犁体曲面的参数化造型软件。该软件集参数选取、设计、造型、视图生成、样板曲线生成为一体,可以对多种犁体曲面进行造型,大大减轻了交互设计时的工作量,并可以在制造之前观察到犁体形状,便于修改潜在的错误,保证曲面的光顺性。     

基于结构光视觉的联合收获机谷粒体积流量测量方法

针对谷物联合收获机工作过程中需要实时测量谷粒流量的问题,提出应用结构光视觉测量技术实现谷物联合收获机测量系统谷粒体积流量的测量。采用普通滑槽作为测量谷粒体积流量的输送器,应用滚轮与编码器测量谷粒在滑槽中的流动速度。根据激光三角法测量原理构建结构光三维视觉系统,测量滑槽中流动谷粒的截面轮廓,应用试验参数标定法建立物长与像素偏移值的关系。在对结构光图像进行预处理的基础上,通过阈值判定法获取谷粒流截面轮廓;采用梯形微元求和法分别建立谷粒流截面计算模型与体积计算模型。试验研究了滑槽倾角和图像采集帧率对谷粒体积流量测量误差的影响,结果表明,当滑槽倾角在15°～30°、结构光图像采集帧率在40～100 f/s时,4种谷粒体积流量的测量误差小于等于5.2%,重复试验变异系数小于等于0.021,均方根误差小于等于1.268 L;当测量体积为17.6 L、滑槽倾角为30°、结构光图像采集帧率为100 f/s时,测量误差最小,为0.74%;当测量体积为39.2 L、滑槽倾角为20°、结构光图像采集帧率为40 f/s时,测量误差最大,为5.2%。采用结构光三维视觉测量系统,应用梯形微元积分求和法建立谷粒流体积计算模型,可以实现滑槽输送谷粒体积的在线测量。     

热轧车轮检测系统误差分析

利用激光靶标主动视觉测量技术进行热轧车轮尺寸测量时,测量系统误差的分析和补偿至关重要。根据热轧车轮测量原理,综合分析测量系统的原理误差、光学像差、图像散斑、CCD分辨率、被测表面形状、环境温度等因素对测量结果的影响,并通过相应的措施对误差予以补偿。热态试验结果表明,热态车轮轮缘尺寸测量的标准差小于0.55mm,满足热轧车轮的热检精度要求。