检索结果-内蒙古大学图书馆

实验力学 2019年第6期34卷 935-944页

作者：房尚强张永胜李伟徐敬超缪泓曾毅中国科学技术大学中科院材料力学行为和设计重点实验室中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室

电子背散射衍射(Electron Backscattered Diffraction,简称EBSD)系统作为一个安装在扫描电镜上的重要附件,可以获得晶粒尺寸、相组成、取向以及织构等微观信息,其核心环节是从衍射花样中获得相应晶体信息,这依赖于系统的花样标定算法。... 详细信息

电子背散射衍射(Electron Backscattered Diffraction,简称EBSD)系统作为一个安装在扫描电镜上的重要附件,可以获得晶粒尺寸、相组成、取向以及织构等微观信息,其核心环节是从衍射花样中获得相应晶体信息,这依赖于系统的花样标定算法。现有商用EBSD系统标定算法基于Hough变换实现衍射花样标定,其角度误差在10%左右。为提高标定精度,本文提出了一种高精度EBSD花样的标定校正方法:先基于梯度分析获得菊池带的强弱边界位置,再利用菊池极的旋转对称性特征对弱边界位置进行校正,完成整个标定校正过程。实验验证阶段,本文对单晶硅标准样品进行分析,基于梯度分析得到菊池带的强弱边界位置,与理论值作对比得出角度误差在2%～8%,比商用算法已有较大提升;再经弱边界校正,完成标定宽度的校正。与之前相比,校正后的标定算法能够不同程度地减少10%～90%的宽度标定误差,验证了本文所提出方法的可行性和可靠性。

关键词： EBSD系统强弱边界标定校正菊池极中心点

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EBSD系统中的花样标定与应力分析问题研究

EBSD系统中的花样标定与应力分析问题研究

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作者：房尚强中国科学技术大学

学位级别：硕士

电子背散射衍射(Electron Backscattered Diffraction,简称EBSD)系统可应用于几乎所有的晶体材料,是材料显微结构分析中的重要工具。它作为一个安装在扫描电子显微镜中的辅助设备,能够有效地给出材料的晶粒大小、晶体结构及取向、相含... 详细信息

电子背散射衍射(Electron Backscattered Diffraction,简称EBSD)系统可应用于几乎所有的晶体材料,是材料显微结构分析中的重要工具。它作为一个安装在扫描电子显微镜中的辅助设备,能够有效地给出材料的晶粒大小、晶体结构及取向、相含量以及织构等晶体学信息。此外,EBSD系统还可以在高分辨率条件下对微观结构的残余应力分布进行表征,成为了晶体材料应力分析问题的最佳分析系统。EBSD系统中的关键环节是通过衍射花样获取相应的晶体学信息,这依赖于其花样标定算法。目前的商用EBSD标定软件的算法均是基于Hough变换来实现,根据仪器生产商提供的数据,其菊池带角度的标定误差在±5°左右,相对误差为10%左右。在此误差基础上通过投票算法,从而给出一个可能性最高的晶面取向;若能在花样标定阶段提高精度,在一个更小的角度误差下进行投票,便可提高晶体取向的标定精度。本文提出了一种高精度EBSD花样标定校正方法:先基于梯度分析获得菊池带的强弱边界位置,再利用菊池极特征对弱边界进行校正,从而完成整个标定校正过程。在实验验证阶段,文中以商用系统采集的单晶硅衍射花样为例,对其进行标定算法验证。先用梯度分析方法检测出菊池带的强弱边界直线簇,对直线簇进行分组加权处理,得到菊池带的强弱边界的位置,与理论值作对比得出算法的角度标定误差在2%-8%左右,比商用算法(10%左右)已有较大提升;再结合菊池极的旋转对称性特征,对弱边界进行校正,从而完成宽度校正。针对不同菊池带,校正后的标定算法能够不同程度的减少10%-90%的宽度标定误差,证明了本文标定算法的可行性与可靠性。此外,根据标定算法计算出的菊池极中心点坐标,再结合旋转匹配DIC算法,本文搭建了一个EBSD残余应力分析系统,可以实现对晶体材料的残余应力状态分析。

关键词： EBSD系统梯度分析强弱边界标定校正旋转相关匹配

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平面激光诱导荧光测量水体标量场的校正方案及相对不确定度研究

平面激光诱导荧光测量水体标量场的校正方案及相对不确定度研究

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作者：彭海欣重庆大学

学位级别：硕士

平面激光诱导荧光技术（Planar Laser Induce Fluorescence,PLIF）是一种新型的非侵入式流动显示和流动测量方法,可以完整再现流场的真实流动情况。配以合适的标定校正方案,可以进行较为精确的定量测量,有助于推动流体力学基础研究,进... 详细信息

平面激光诱导荧光技术（Planar Laser Induce Fluorescence,PLIF）是一种新型的非侵入式流动显示和流动测量方法,可以完整再现流场的真实流动情况。配以合适的标定校正方案,可以进行较为精确的定量测量,有助于推动流体力学基础研究,进而可以深入揭示水体污染物质推移扩散、液体混合过程和火焰燃烧等复杂物理化学过程的机理,具有非常广阔的应用前景。本研究基于激光诱导荧光技术（LIF）测量原理,构建出了一种简捷,并达到一定精度要求的新型平面激光诱导荧光技术（PLIF）测量水体标量场的校正方案,为后续PLIF的定量测量提供了技术基础。主要内容包括:（1）充分分析PLIF技术测量水体标量场的原理,各影响因素及测量过程中的信息转换过程,并结合CCD相机光电转化特性,构建出一种现场原位即时标定模型。综合考虑准直光场和扇形光场下的光强空间分布不均、光强沿程衰减以及光束沿程发散三大主要因素,构建出校正模型,用以确定平面场内各区域的入射激光光强。另外在照片灰度值提取分析,确定标定系数方面,开发出了一种新型的图像处理算法,用以确定激光光束中心位置,一定程度上避免了传统方案中假设照片中心与激光光束中心重合,进而直接提取灰度值计算分析带来的误差。（2）使用建立的标定校正模型,对扇形光场下的均匀浓度场进行了测量,并将实际测量结果与真实值进行比较,发现扇形光场中心区域的测量浓度值分布与实际情况较为一致,但边缘部分的差异较大。（3）建立蒙特卡洛方法不确定度评定模型,对本文提出的校正方案进行测量相对不确定度评定,发现在准直光场和扇形光场下,两者浓度场的测量相对不确定度主要分布在3.3%3.4%区间,但准直光场下的分布更为集中,因此光场的形状会对标量场的测量相对不确定度产生影响。测量相对不确定度与激光功率波动呈现较好的线性关系,与相机信噪比呈现较好的幂函数关系。

关键词：平面激光诱导荧光技术(PLIF) 标量场光场标定校正测量相对不确定度

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双目立体视觉测距中关键技术研究与实现

双目立体视觉测距中关键技术研究与实现

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作者：程键哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来,伴随计算机和图像处理技术在理论和实践上的不断突破,计算机视觉技术广泛地应用于机器人控制、无人驾驶、非接触测量以及航天探测等诸多领域,因而计算机视觉技术已成为国内外高校和科研院所的研究热点。计算机视觉系统中主要传... 详细信息

近年来,伴随计算机和图像处理技术在理论和实践上的不断突破,计算机视觉技术广泛地应用于机器人控制、无人驾驶、非接触测量以及航天探测等诸多领域,因而计算机视觉技术已成为国内外高校和科研院所的研究热点。计算机视觉系统中主要传感器为价格相对较低的摄像机,因此研究计算机视觉技术不仅存在理论价值,更具备广阔的产业化和商业化前景。双目立体视觉是计算机视觉研究领域的重要分支,其通过左右摄像机模拟人类的双眼,基于视差理论实现三维测距与定位。双目立体视觉研究内容通常由以下几个部分组成,即相机标定、图像对立体校正、立体匹配和三维场景恢复与重建。本文从系统的硬件参数设计着手,研究分析相机标定算法和图像对的校正方法,对现有的匹配算法进行归纳分析,并进一步研究与改进,最终实现高精度的测距。针对双目立体视觉硬件系统,本文从几何结构出发,重点研究了目标精度与可分辨性问题,通过几何关系推导,提出了一种双目固有误差的理论模型,仿真分析系统的硬件参数与固有误差之间的确定关系,从而完成硬件参数的设计。双目标定中,由于传统标定和自标定算法存在标定精度不高、相机运动要求严格等缺陷,本文主要研究张正友标定算法,详细介绍了算法的原理与实现过程,在单目标定的基础上完成双目标定,并利用标定结果进行重投影误差分析。在图像对的立体校正过程中,本文研究分析了Bouguet算法原理,利用该算法完成校正。在立体匹配过程中,存在物体间相互遮挡、深度信息不连续以及物体表面弱纹理等问题,现有的相关匹配算法很难同时兼顾算法的精度和实时性。本文在半全局立体匹配算法的基础上,重新设计相似性测度函数,引入图像滤波算子,并使用立体匹配算法权威测试平台——Middlebury,根据其提供的测试图像对生成视差图,结果表明改进后的立体匹配算法效果优于原算法。本文在上述研究成果的基础上,完整地实现了双目立体视觉系统,并进行实际场景的测距实验。测距结果表明,本文实现的双目系统在一定范围内可实现高精度测距。

关键词：双目立体视觉目标可分辨性标定校正立体匹配高精度测距

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基于机器视觉的工件尺寸测量系统的设计与实现

基于机器视觉的工件尺寸测量系统的设计与实现

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作者：刘雨航中国科学技术大学

学位级别：硕士

机器视觉是一门高速发展的前沿学科,其核心就是利用机器代替人眼,对特定的图像信息进行复杂的处理以得到各类信息的过程。而随着当代制造业的快速变革,传统工业的尺寸测量方法已逐步淘汰。本文依托机器视觉及图像的SIFT特征实现对工件... 详细信息

机器视觉是一门高速发展的前沿学科,其核心就是利用机器代替人眼,对特定的图像信息进行复杂的处理以得到各类信息的过程。而随着当代制造业的快速变革,传统工业的尺寸测量方法已逐步淘汰。本文依托机器视觉及图像的SIFT特征实现对工件尺寸的无接触测量研究,并对这一测量系统进行了改进和实现,最终达到良好的测量效果。在图像获取前,首先对测量系统进行校正,以减少机械装置等对工件图像造成的精度误差,提高测量准确度。由于本系统使用的是CCD传感器,为使传感器镜面与待测工件测量平面尽量保持平行,本系统采用棋盘格标定板作为校正工具。在图像获取后,由于工件和相机的空间三维位置关系,会使得到的图像存在畸变现象,本系统利用标准棋盘格计算出仿射变换模型参数,然后对获取的图片做校正处理。本系统对小尺寸的工件可以做到完整的图像信息采集,但是由于CCD相机拍照范围受限,大尺寸工件无法做到一次行的图像信息获取,因此要对得到的分块图像进行拼接以获取完整工件图像信息。基于光栅尺运动的图像拼接,利用每张图像对应的光栅尺坐标确定图像拼接的像素位置点,将新图片的显示区域纳入到整张图片中,最后在图像重合域利用平均加权算法进行图片融合以消除视觉误差,达到高效、快速的图像拼接效果。基于SIFT算子的和最佳缝合线的图片拼接技术,在实现上比光栅尺的拼接略微复杂,但是提高图像拼接准确度。经过SIFT算法来描述工件图像的关键点,利用最近邻方法完成图像中关键点的一次匹配,再经过RANSAC计算进行二次匹配并计算投影变换模型参数;然后在待拼接图像的重合区中做Max-Flow/Min-Cut计算以获得最佳缝合线,并将图像沿最佳缝合线进行拼接;最后,为消除缝合线的视觉割裂感,利用渐入渐出方法使两侧图像的灰度均匀过渡,完成图像拼接。该方法在继承SIFT算法关键点描述准确、稳定的同时,能够有效消除图像融合产生的重影问题,一定程度上提高工件尺寸测量的准确度。对工件的形状检测及计算同样受限于CCD相机分辨率,在不提升物理分辨率基础上,为提高测量结果准确度,使用亚像素细分技术。亚像素定位包括基于拟合、基于插值和基于矩的多种算法,各个算法都具有适用范围及一定局限。其中矩估计由于对噪声不敏感的特性而运用最为广泛,本系统采用矩估计亚像素细分法对工件的形状进行识别和测量。

关键词：图像测量标定校正图像拼接 SIFT 最佳缝合线亚像素精度

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双目医学内窥镜系统的三维显示及立体匹配算法研究

双目医学内窥镜系统的三维显示及立体匹配算法研究

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作者：姜虹浙江大学

学位级别：硕士

随着双目立体视觉技术的发展,医学临床诊断治疗对立体可视化图像的需求也逐渐成为计算机视觉领域的重要内容之一,通过双目内窥摄像头获得不同视觉角度的图像,并提供三维腹腔环境场景、提示场景内目标的深度信息,能够帮助降低手术并发症... 详细信息

随着双目立体视觉技术的发展,医学临床诊断治疗对立体可视化图像的需求也逐渐成为计算机视觉领域的重要内容之一,通过双目内窥摄像头获得不同视觉角度的图像,并提供三维腹腔环境场景、提示场景内目标的深度信息,能够帮助降低手术并发症、减少病人痛楚。本文的主要工作围绕三维内窥镜实用软件的设计实现、双目系统的标定和图像校正、计算深度的立体匹配算法三个方面展开。本文首先根据现有医学内窥镜的使用需求和性能指标介绍了基于双目摄像的三维内窥镜系统方案及硬件模块组成,设计并实现了整体软件设计,将双目图像的同步采集/显示、系统参数标定及图像校正、立体匹配计算等整合为软件系统各模块。其次由于光学系统装配误差,获取的原始图像对存在相对旋转和平移,因此为了实现更好地三维显示效果和提供立体匹配所需的极线水平对准的图像对,本文还探讨了双目系统的参数标定方法,分析双目模型涉及的各坐标系之间的映射关系,重点得出真实场景中目标点的世界坐标求解方法；以及选用张氏标定法分析现有双目摄像机模型内外参数,并完成图像极线校正模块。最后,在立体匹配算法方面,本文结合系统使用需求重点探讨了局部匹配算法原理,实现了三种重要的匹配思想——基于颜色相似度的匹配方法、基于Census非参数变换的匹配方法、自适应权重方法,并分别针对性提出边缘约束、简化的Hamming距离计算、直接比较权重窗口相似度的改进方案,实验对比匹配效果后得出,改进的自适应权重方法无论在光照一致还是不一致条件下都表现更优。结合现有内窥镜系统时,重点探讨了其获取的左右图像中因光照颜色、光线投射方向等因素造成匹配点对像素值不一致的现象,因此传统的颜色模型不能适用,于是引入基于log域变换的归一化颜色模型,通过分析光照、gamma变换等外在因素产生的像素值附加分量提出相应的变换方法,并采用基于灰度分布的平坦区域判定方式给像素分类以减少搜索范围,以及结合提出的改进自适应权重算法搜索最佳匹配点。实验表明,该方案对光照等外在因素有很好的鲁棒性。

关键词：双目三维显示标定校正局域匹配归一化颜色模型改进的自适应权重区域分割

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基于视觉的泊车辅助系统的研究

基于视觉的泊车辅助系统的研究

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作者：杨妮娜中国科学技术大学

学位级别：硕士

据统计，截止2010年年底，我国的汽车保有量已达到9086万辆，同比上一年末增长19．3％，预计此数字还会继续增长。汽车数量的飞速增长，使本来就不宽敞的泊车位变得更加拥挤。即使是经验丰富的老手，在这种拥挤的泊车位下泊车也是个难... 详细信息

据统计，截止2010年年底，我国的汽车保有量已达到9086万辆，同比上一年末增长19．3％，预计此数字还会继续增长。汽车数量的飞速增长，使本来就不宽敞的泊车位变得更加拥挤。即使是经验丰富的老手，在这种拥挤的泊车位下泊车也是个难题，由此引发的交通事故也是逐年增加。因此研究出一种能够引导驾驶者泊车的泊车辅助系统迫在眉睫。本文从平行泊车和垂直泊车两种泊车需求出发，研制基于视觉的泊车辅助系统。该系统的成功研制对于提高泊车安全性和有效减少交通事故方面起着重要的作用。\n 本文根据低速下的车辆运动学模型和动力学约束，针对平行泊车和垂直泊车的实际过程，研究了基于视觉的泊车辅助系统的运动学模型与策略。建立平行泊车的四段式泊车模型，该模型能够全面描述平行泊车的整个过程，建立垂直泊车的动态辅助式引导模型，该模型成功的搭建了驾驶者与系统的关系。\n 对于平行泊车，根据平行泊车运动学模型规划泊车路径，根据路径规划算出的泊车关键点，结合MATLAB仿真结果，对泊车关键点位置进行标定和参数修正。再根据实车标定得到视觉辅助下的关键点的标准坐标，生成平行泊车辅助线，运用仿真环境和实际环境对该模型和策略进行了验证。\n 对于垂直泊车，根据车辆运动学模型建立方向盘转角与车辆运动轨迹的模型，并进行了MATLAB仿真，根据实际车型中不同方向盘转角下车轮运动轨迹进行标定，根据标定后的车轮运动轨迹生成垂直泊车辅助线库并进行了实车验证。\n 本文搭建了基于视觉的泊车辅助系统试验平台。硬件系统采用TI公司的TMS320DM642芯片作为主处理器，加上视频编码、视频解码和存储器、逻辑控制器构成系统的ECU。系统的软件设计平台采用Code Composer Studio平台，该试验平台具有视频实时显示、图像畸变矫正、平行泊车辅助、垂直泊车辅助等功能。\n 通过在实车上对所研制的系统进行的性能验证表明，本文设计的基于视觉的辅助泊车系统能够很好的帮助驾驶者完成泊车功能，驾驶者只要根据显示屏上泊车辅助线的提示，就能够顺利并准确的将车辆泊入车位。\n 本文从理论与实际出发，研究并解决了基于视觉泊车辅助系统中的关键技术问题，为泊车系统的产品化奠定了基础。

关键词：泊车辅助系统标定校正运动学模型路径规划视觉

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