基于图像技术的型材截面几何尺寸测量方法研究

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1、学校代码１０４５９＿＿＿＃号或巾请号２０１３１２１３１５８２．密级种如Ｉ尖ｉ硕±学位论文基于图像技术的型材截面几何尺寸测量方法研究作者接名：李喻导师蚀為：陈继华副教授学科口类：工学专业為称：测试计量技术及仪器培养院系：物理工程学院完成时间：２０１６年４月Ａ也ｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｔｅｄ化ＺｈｅｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｇｙｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄｏｆＧｅｏｍｅｔｉｙＳｉｚｅｏｆＰｒ

2、ｏｆｉｌｅＳｅｃｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＩｍａｇｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢＸｉａｎＬｉｙｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＪｉｈｕａＣｈｅｎｐＭｅａｓｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏａｎｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｇｙＩ打ｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓＡｒｉｌ２０１６ｐ学位论文原创性声明，独立进行研巧所取得本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果，均己在文中Ｗ明确方式。对本文的研究作出重要贡献的

3、个人和集体标明。本声明的法律责任由本人承担。－学位论文作者：＾＊曰期；ｖ曰ｙ／年＾＾月／／学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部口或机构送交论全文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可将本学位论文的和部或部分编入有关数据库进行检索，可从采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文论汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位路文直接相关的学术一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解

4、密后应遵守此规定。文或成果时，第。学位论文作者；巧去曰期：於《年《月／含曰摘要图像测量技术具有快速、非接触等特点，是现代化测量领域的新方向，在对微小尺寸、大尺寸和复杂机械结构尺寸检测中具有显著的优势，对实现工业自动化加工和检测具有重要的意义。铝型材在现代化建设中占有极其重要的地位，随着工业、建筑业和交通运输业的快速发展，对铝型材的数量和质量提出了更高的要求。型材截面尺寸偏差是型材质量的一个重要指标，但是由于型材截面形状比较复杂，传统的测量手段已经无法满足精确、快速的测量要求。为了实现型材截面几何尺寸的自动化检测，促进图像测量技术相关理论的发

5、展，本文以普通铝型材为研究对象，分别采用单个相机和双相机对型材截面几何尺寸进行测量，并对其中的关键技术展开研究，主要研究内容如下：一、对相机标定技术进行介绍，着重对相机外参数标定算法进行了研究。根据图像特征，设计了光斑识别算法，通过重心加权法提取光斑中心，并对光斑中心坐标进行了畸变校正。设计了自动剔除误差较大光斑点的方法，提高了相机外参数标定的精度。对滤波算法和边界提取算法进行了研究，根据型材截面图像的实际情况，提出了先中值滤波后局部均值滤波的组合滤波法。通过基于组合滤波的Canny算法提取型材边界，减小了型材截面切割痕迹和全局滤波所带来的边界模糊对边界

6、提取的影响。对边界图像进行倾斜校正，并计算出型材图像尺寸与实际尺寸的比例关系。二、考虑到型材边界形状比较复杂，部分图元之间角点很不明显，提出了角点自动检测与人机交互相结合的方法。该算法在传统CSS算法的基础上进行了改进。先在较低尺度下采用较大步长的曲率阈值法剔除小曲率区域上的伪角点，再合并微小图元剔除圆弧上的伪角点，并结合投影高度法对图元进行分割和融合，对型材边界上角点检测具有很好的效果，但是角点检测的准确率仍然不能达到100%。对于误检和漏检的角点采用人机交互的方法进行校正，保证了边界分割的有效性。三、针对双相机测量，对特征点匹配算法和三维坐标求解算法

7、进行了研究。根据采集的左右相机图像的特点，提出了基于平移向量的特征点匹配方法，结合极线约束和匹配的唯一性、顺序性原则对左右相机中同名角点进行匹配，取I得了较好的匹配效果。利用异面直线公垂线的中点逼近待求空间点，完成特征点三维坐标的求解。四、在以上研究成果的基础上，分别用单个相机和双相机对几种常见型材的壁厚、长度、圆弧弧度、圆弧圆心和半径等参数进行测量。并用精度为0.02mm的游标卡尺对型材壁厚和长度进行测量，作为约定真值。将本文方法测量结果与约定真值进行对比，并对两种测量方法的测量误差及产生误差的原因进行了分析。实验结果表明，两种方法的检测精度均达到GB

8、5237.1规定的超高精度级要求。关键词：型材截面几何尺寸相机标定边界提取角点检