激光鎖定成像技術(shù)在復(fù)雜工業(yè)環(huán)境檢測中的應(yīng)用.pdf

1、當(dāng)所感興趣的目標(biāo)和強(qiáng)背景光或復(fù)雜背景處于同一成像系統(tǒng)視場時(shí)，目標(biāo)圖像被湮沒，使成像系統(tǒng)失去成像能力。一直以來，復(fù)雜背景下的目標(biāo)圖像獲取是一項(xiàng)技術(shù)難題，是圖像信號處理相關(guān)領(lǐng)域關(guān)于強(qiáng)光下微弱圖像信號獲取和目標(biāo)圖像跟蹤與瞄準(zhǔn)的主要關(guān)鍵技術(shù)。
　　在復(fù)雜工業(yè)背景環(huán)境下，比如強(qiáng)光、高溫和強(qiáng)電磁等因素的存在，目標(biāo)及圖像的檢測定位都受到了很大的影響，影響了工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度。常用的檢測系統(tǒng)如機(jī)器視覺因背景光線的不斷變化而導(dǎo)致目標(biāo)背景區(qū)域的像

2、素點(diǎn)灰度值產(chǎn)生變化而難以檢測出背景光線，影響目標(biāo)的檢測。為了不受背景光的影響進(jìn)行實(shí)時(shí)的目標(biāo)檢測，我們提出了利用激光鎖定成像獲取復(fù)雜工業(yè)背景下的目標(biāo)圖像。
　　激光鎖定成像可視為一種超視覺（Super Vision），能夠從不能看見的背景光環(huán)境中獲取目標(biāo)圖像，是一種新的機(jī)器視覺成像技術(shù)。與傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)方法、混沌理論等獲取微弱目標(biāo)圖像方法相比，激光鎖定成像具有不受目標(biāo)溫度對比度影響、識別能力強(qiáng)、成像對比度高，并且對高溫、強(qiáng)光要求低等特

3、點(diǎn)，克服傳統(tǒng)的被動成像和接觸式檢測的眾多缺點(diǎn)和不足。
　　本文以復(fù)雜工業(yè)背景下的鋼坯表面缺陷的檢測為研究背景，首先進(jìn)行了不同光源、不同背景光的實(shí)驗(yàn)論證，并對CCD圖像傳感器的動態(tài)范圍擴(kuò)展做了一定的研究。通過對不同的主動光源照明進(jìn)行了鎖定成像的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，驗(yàn)證了鎖定成像的背景抑制能力，并模擬表面有裂紋缺陷的鋼坯進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示激光鎖定成像技術(shù)能成功提取目標(biāo)缺陷。本文還完成了激光鎖定成像應(yīng)用到接觸網(wǎng)導(dǎo)線磨耗測量、抑制天空

4、太陽背景光的影響的實(shí)驗(yàn)室模擬測量實(shí)驗(yàn)。
　　文章基于激光主動成像技術(shù)建立了光學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)，提出鎖定成像基本思路（lock-in imaging）。系統(tǒng)結(jié)合了光學(xué)濾波技術(shù)、弱信號檢測技術(shù)和數(shù)字圖像信號處理技術(shù)。系統(tǒng)采用經(jīng)調(diào)制的激光照明所感興趣的目標(biāo)區(qū)域，對圖像進(jìn)行同步采集和處理，在 CCD圖像傳感器前利用衰減器和光學(xué)濾波的方法以降低進(jìn)入 CCD的強(qiáng)背景光，對鎖定成像獲取到的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)同步的圖像處理技術(shù)，最后經(jīng)顯示部分獲取最終的目標(biāo)圖