基于機器視覺的特殊管道靜態(tài)參數(shù)高精度測量技術研究.pdf

1、特殊管道在航天、能源、化工、武器等眾多領域有著廣泛的應用,其靜態(tài)參數(shù)測量是管道設計、研究和使用過程中的關鍵技術環(huán)節(jié)之一。隨著特殊管道的研制水平、生產(chǎn)工藝以及使用要求的不斷提高,我國現(xiàn)有的測量設備難以滿足當前的測量需要,因此研究高精度、高效率和自動化的特殊管道靜態(tài)參數(shù)測量技術具有重要的理論意義和工程應用價值。
　　 本文在研究相關測量設備的技術現(xiàn)狀、局限性以及充分了解用戶使用要求的基礎上,設計并實現(xiàn)了一套高性能的特殊管道靜態(tài)參數(shù)測

2、量系統(tǒng)。論文針對特殊管道靜態(tài)參數(shù)視覺測量中的技術難點,詳細而深入地研究了特殊管道測量環(huán)境下視覺測量分系統(tǒng)的優(yōu)化設計、靶標圖像的預處理、基于圖像測量的高精度定位和靜態(tài)參數(shù)測量的實現(xiàn)等關鍵技術,并提出了相應的解決方案。
　　 1.對特殊管道測量環(huán)境下的視覺測量分系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計:設計并實現(xiàn)了適合特殊管道內(nèi)視覺測量所需的均勻照明光源,建立了最優(yōu)景深的數(shù)學模型,利用該模型對光學成像進行了優(yōu)化設計,實現(xiàn)了測量靶標的清晰成像。
　　

3、 2.針對靶標圖像的噪聲多樣性、低對比度等特點,設計并實現(xiàn)了相應的圖像預處理方法:提出了一種基于局部梯度模的混合噪聲抑制算法,有效地消除了多種噪聲對靶標圖像的不良影響；設計了一種基于模糊推理的自適應分段非線性圖像增強方法,改善了靶標圖像的對比度；針對不同的靶標圖像,采用基于邊緣檢測的局部最大類間方差法閾值法,對其實現(xiàn)了準確的分割。
　　 3.利用測量靶標實現(xiàn)了特殊管道內(nèi)視覺測量中的攝像機的現(xiàn)場標定和校正:針對特殊管道身管彎曲度

4、的測量,提出了一種基于同心圓靶標現(xiàn)場標定的畸變校正方法；為了適應變錐度內(nèi)腔參數(shù)的測量,設計了一種基于標尺刻度特征的畸變校正方法。利用上述方法對特殊管道內(nèi)視覺測量中的攝像機進行標定和校正后,在一定程度上提高了系統(tǒng)的測量精度。
　　 4.針對不同的測量靶標,設計并實現(xiàn)了相應的基于圖像測量的高精度定位方法:提出了一種基于特征角點匹配聚類的自適應靶標定位方法,有效地消除了進深擾動對靶標定位所引入的不良影響；提出了一種基于幾何特征約束殘差

5、修剪的光斑定位方法,實現(xiàn)了靶標上復雜激光光斑的高精度定位；提出了一種基于塊匹配灰度補償?shù)幕瑒訕顺呖潭染_定位方法,克服了光照環(huán)境變化對標尺刻度定位的不良影響。
　　 5.針對復雜管道內(nèi)的苛刻測量要求,設計并實現(xiàn)了靜態(tài)參數(shù)的高精度測量方法:提出了一種基于雙激光準直CCD的彎曲度測量方法,克服了進深測量過程中隨機擾動所引入的不良影響,提高了方位角的測量精度；設計了一種基于滑動正交雙標尺的變錐度內(nèi)腔參數(shù)測量方法,實現(xiàn)了變錐度內(nèi)腔參數(shù)的