基于计算机视觉的活塞环闭口间隙测量系统研究
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摘要
本论文中利用计算机视觉理论、图像处理理论和数学知识，研究了基于计算机视觉的活塞环闭口间隙测量系统。论文中叙述了测量系统的构架及硬件选择，然后对各种图像增强方法和图像边缘检测算法进行了理论研究和实验比较，根据本测量系统的特点选用了合适的算法。同时，根据活塞环本身几何参数的特点，推导出了活塞环各个参数之间的关系。另外，文中也给出了本测量系统的标定方法，对图像边缘实现了亚象元定位，分析了影响测量精度的各种因素并给出了处理办法。最后根据实验数据，对测量系统的精度进行了分析。
In this paper, the measurement system of the piston ring end gap based on the computer vision is studied by using the theory of the computer vision, the theory of the image processing and the mathematics knowledge. The paper describes the framework of the measurement system and the choice of the hardware. Then many kinds of the image enhancement methods and the image edge detection algorithms are theoretically researched and experimentally compared. The appropriate algorithm is chosen based on the characteristic of the measurement system. In the same time, the relationship of the piston ring parameter is deduced based on the characteristic of the piston ring's geometry parameter. In addition, the paper gives the calibration method of the measurement system, implements the sub-pixel orientation to the image edge, analyses all kinds of factors that affect the measurement precision and gives the solution. At last, the precision of the measurement system is analyzed based on the experimental data.
In this paper, the measurement system of the piston ring end gap based on the computer vision is studied by using the theory of the computer vision, the theory of the image processing and the mathematics knowledge. The paper describes the framework of the measurement system and the choice of the hardware. Then many kinds of the image enhancement methods and the image edge detection algorithms are theoretically researched and experimentally compared. The appropriate algorithm is chosen based on the characteristic of the measurement system. In the same time, the relationship of the piston ring parameter is deduced based on the characteristic of the piston ring's geometry parameter. In addition, the paper gives the calibration method of the measurement system, implements the sub-pixel orientation to the image edge, analyses all kinds of factors that affect the measurement precision and gives the solution. At last, the precision of the measurement system is analyzed based on the experimental data.
引文
[1] 贾云得编著，机器视觉，科学出版社，2000。
[2] N. Grammalidis, N. Sarris, C. Varzokas, Generation of 3-D Head Models from Multiple Images Using Ellipsoid Approximation for the Rear Part, IEEE Trans.7, 2000.
[3] 戴军、赵海洋等，机器视觉，机械设计与制造工程，27卷4期，1998。
[4] 刘曙光、刘明远等，机器视觉及其应用，现代趋势战略，38卷431期，2000。
[5] (苏)根茨布尔克著，活塞环理论，机械工业出版社，1986。
[6] 彭友德，活塞环闭口间隙的测量，内燃机配件，1期，2001。
[7] 刘胜哲，用间隙调零法设计活塞环闭口间隙检验量规，机械，23卷1期，1996。
[8] 张万夫、王建明等，线阵CCD检测活塞环闭口间隙的新方法，汽车技术，4期，1997。
[9] 吴平川、路同浚等，机器视觉与钢板表面缺陷的无损检测，无损检测，22卷1期，2000。
[10] 魏武、张起森等，基于计算机视觉和图像处理的交通参数检测，信息与控制，30卷3期，2001。
[11] 单越康、卫力等，复杂几何形状零件自动测量，中国计量学院学报，2期，1997。
[12] 罗振璧、郑力等，机器视觉在尺寸在线检测中的应用，机械工程学报，30卷6期，1994。
[13] 梁学军、洪迈生等，螺纹紧固件的自动检测技术，计量技术，No．2，2000。
[14] Geng Nan 等, Computer Vision Detecting System for Wheat Growth Information, 农业工程学报，17卷1期，2001。
[15] 郑加强，基于计算机视觉的雾滴尺寸检测技术，南京林业大学学报，24卷6期，2000。
[16] G. Haeusler and D. Ritter, Feature-based object recognition and localization in 3D-space, using a single video image, Computer Vision and Image Understanding, 1999.
[17] Andrew E. and Martial Hebert, Control of Polygonal Mesh Resolution for 3-D Computer Vision, Graphical Models and Image processing, 1998.
[18] V.Brajovic, Computational Sensor for Global Operations in
Vision, doctoral dissertation, tech. report CMURI-TR-96-02, Robotics Institute, Carnegie Mellon University, 1996.
[19] L. Sharon, J. Burdick and L. Matthies, Autonomous path planner implemented on the Rocky 7 Prototype micro rover Laubach, Proceeding of IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1998.
[20] 王庆有，CCD应用技术，天津大学出版社，2000。
[21] 23K9HE-EX/23K9HC-EX CAMERA INSTRUCTION。
[22] 大恒图像系列板卡用户手册，中国大恒有限公司2002。
[23] 阮秋琦编著，数字图像处理学，电子工业出版社，2001。
[24] 阮秋琦编著，数字图像处理基础，中国铁道出版社，1988。
[25] I. Sobel, Camera models and machine perception, Stanford AI Memo 121, May 1970.
[26] J.M.S. Prewitt, Object enhancement and extraction, In B.S. Lipkin and A. Rosenfeld, editors, Picture Processing and Psychohistories, Academic Press, New York, 1970.
[27] D. Marr and E.C. Hildreth, Theory of edge detection, Proc. R. Soc. Lond. B,1980.
[28] 夏良正主编，数字图像处理，东南大学出版社，1999。
[29] 陈武凡主编，小波分析及其在图像处理中的应用，科学出版社，2002。
[30] 丁艳、刘榴娣等，小波变换在图像边缘检测中的应用，北京理工大学学报，18卷5期，1998。
[31] 吴小波、钟先信等，应用多项式插值函数提高面阵CCD尺寸测量的分辨率，仪器仪表学报，18卷2期，1996。
[32] 吴小波、钟先信等，高精度图像测量系统，光学精密工程，3卷1期，1995。
[33] 徐建华，图像处理与分析，科学出版社，1992。
[34] 邹仲力，提高CCD尺寸测量分辨力的解调测量法，仪器仪表学报，7卷1期，1986。
[35] 郭彦珍等，应用概率论提高CCD尺寸测量的分辨力，仪器仪表学报，9卷2期，1988。
[36] 陈公宁等，计算方法引导，北京师范大学出版社，1988。
[37] 王能超编，数值分析简明教程，高等教育出版社，1984。
[38] 林成森编著，数值计算方法(下册)，科学出版社，1998。
[39] 同济大学数学教研室主编，高等数学(下册)，高等教育出版社，
1988。
[40]同济大学数学教研室主编，高等数学(上册)，高等教育出版社，1988。
[41]林成森编著，数值计算方法(上册)，科学出版社，1998。
[42]封建湖、车刚明等编著，数值分析原理，科学出版社，2001。
[43]吴晓波、安文斗等，图像测量中的误差分析及提高测量精度的途径，光学精密工程，5卷1期，1997。
[44]W.K. Pratt, Digital Image Processing, Wiley, New York, second edition, 1991.
[45]曾琦主编，Visual Basic 6.0编程实例与技巧，中国水利水电出版社，1998。
[46]王兴晶、施波等编著，Visual Basic 6.0开发与实例，电子工业出版社，1999。
[47]费业泰主编，误差理论与数据处理，机械工业出版社，1995。
[48]唐象能、戴俭华编，数理统计，机械工业出版社，1994。
[2] N. Grammalidis, N. Sarris, C. Varzokas, Generation of 3-D Head Models from Multiple Images Using Ellipsoid Approximation for the Rear Part, IEEE Trans.7, 2000.
[3] 戴军、赵海洋等，机器视觉，机械设计与制造工程，27卷4期，1998。
[4] 刘曙光、刘明远等，机器视觉及其应用，现代趋势战略，38卷431期，2000。
[5] (苏)根茨布尔克著，活塞环理论，机械工业出版社，1986。
[6] 彭友德，活塞环闭口间隙的测量，内燃机配件，1期，2001。
[7] 刘胜哲，用间隙调零法设计活塞环闭口间隙检验量规，机械，23卷1期，1996。
[8] 张万夫、王建明等，线阵CCD检测活塞环闭口间隙的新方法，汽车技术，4期，1997。
[9] 吴平川、路同浚等，机器视觉与钢板表面缺陷的无损检测，无损检测，22卷1期，2000。
[10] 魏武、张起森等，基于计算机视觉和图像处理的交通参数检测，信息与控制，30卷3期，2001。
[11] 单越康、卫力等，复杂几何形状零件自动测量，中国计量学院学报，2期，1997。
[12] 罗振璧、郑力等，机器视觉在尺寸在线检测中的应用，机械工程学报，30卷6期，1994。
[13] 梁学军、洪迈生等，螺纹紧固件的自动检测技术，计量技术，No．2，2000。
[14] Geng Nan 等, Computer Vision Detecting System for Wheat Growth Information, 农业工程学报，17卷1期，2001。
[15] 郑加强，基于计算机视觉的雾滴尺寸检测技术，南京林业大学学报，24卷6期，2000。
[16] G. Haeusler and D. Ritter, Feature-based object recognition and localization in 3D-space, using a single video image, Computer Vision and Image Understanding, 1999.
[17] Andrew E. and Martial Hebert, Control of Polygonal Mesh Resolution for 3-D Computer Vision, Graphical Models and Image processing, 1998.
[18] V.Brajovic, Computational Sensor for Global Operations in
Vision, doctoral dissertation, tech. report CMURI-TR-96-02, Robotics Institute, Carnegie Mellon University, 1996.
[19] L. Sharon, J. Burdick and L. Matthies, Autonomous path planner implemented on the Rocky 7 Prototype micro rover Laubach, Proceeding of IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1998.
[20] 王庆有，CCD应用技术，天津大学出版社，2000。
[21] 23K9HE-EX/23K9HC-EX CAMERA INSTRUCTION。
[22] 大恒图像系列板卡用户手册，中国大恒有限公司2002。
[23] 阮秋琦编著，数字图像处理学，电子工业出版社，2001。
[24] 阮秋琦编著，数字图像处理基础，中国铁道出版社，1988。
[25] I. Sobel, Camera models and machine perception, Stanford AI Memo 121, May 1970.
[26] J.M.S. Prewitt, Object enhancement and extraction, In B.S. Lipkin and A. Rosenfeld, editors, Picture Processing and Psychohistories, Academic Press, New York, 1970.
[27] D. Marr and E.C. Hildreth, Theory of edge detection, Proc. R. Soc. Lond. B,1980.
[28] 夏良正主编，数字图像处理，东南大学出版社，1999。
[29] 陈武凡主编，小波分析及其在图像处理中的应用，科学出版社，2002。
[30] 丁艳、刘榴娣等，小波变换在图像边缘检测中的应用，北京理工大学学报，18卷5期，1998。
[31] 吴小波、钟先信等，应用多项式插值函数提高面阵CCD尺寸测量的分辨率，仪器仪表学报，18卷2期，1996。
[32] 吴小波、钟先信等，高精度图像测量系统，光学精密工程，3卷1期，1995。
[33] 徐建华，图像处理与分析，科学出版社，1992。
[34] 邹仲力，提高CCD尺寸测量分辨力的解调测量法，仪器仪表学报，7卷1期，1986。
[35] 郭彦珍等，应用概率论提高CCD尺寸测量的分辨力，仪器仪表学报，9卷2期，1988。
[36] 陈公宁等，计算方法引导，北京师范大学出版社，1988。
[37] 王能超编，数值分析简明教程，高等教育出版社，1984。
[38] 林成森编著，数值计算方法(下册)，科学出版社，1998。
[39] 同济大学数学教研室主编，高等数学(下册)，高等教育出版社，
1988。
[40]同济大学数学教研室主编，高等数学(上册)，高等教育出版社，1988。
[41]林成森编著，数值计算方法(上册)，科学出版社，1998。
[42]封建湖、车刚明等编著，数值分析原理，科学出版社，2001。
[43]吴晓波、安文斗等，图像测量中的误差分析及提高测量精度的途径，光学精密工程，5卷1期，1997。
[44]W.K. Pratt, Digital Image Processing, Wiley, New York, second edition, 1991.
[45]曾琦主编，Visual Basic 6.0编程实例与技巧，中国水利水电出版社，1998。
[46]王兴晶、施波等编著，Visual Basic 6.0开发与实例，电子工业出版社，1999。
[47]费业泰主编，误差理论与数据处理，机械工业出版社，1995。
[48]唐象能、戴俭华编，数理统计，机械工业出版社，1994。