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任意旋转角度视觉快速定位算法的工程实现

作　者: 胡旭光
导　师: 朱晓蕊；蒋仕龙
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 模板匹配圆投影金字塔曲面拟合切割机
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 66次
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内容摘要

信息处理领域中模板匹配技术已经成为一项非常重要的技术,同时它也是一些图像信息分析的基础。模板匹配的应用非常广泛包括:电子加工、激光切割、物体识别、形状重建、运动跟踪、医学图像、特征识别等。在工程应用中模板图和目标图之间不可避免的存在角度的旋转,至今并没有一种普遍适用旋转不变的匹配方法,针对不同应用场合研究旋转不变的匹配方法具有一定的理论意义和实用价值。至今己经有不少针对旋转不变的匹配方法,但现实应用时由于匹配对象的变化这些方法或多或少都存在一些不足之处,例如存在速度不能满足需求、鲁棒性不好、存在角度限制等。文章在分析现有的一些算法的基础上,针对实时应用对象的特性提出了一种改进的算法,文章主要研究内容如下:1.综述了几种经典的匹配方法,分析了现有的一些旋转不变匹配的方法,且比较和分析它们的优缺点;2.本文重点研究了一种基于圆投影的图像匹配方法,针对图像在半径为R上的像素旋转不变特性提出了预筛选和精筛选。同时,为了提高匹配速度,采用金字塔分层搜索法完成整个匹配过程并且引进了曲面拟合实现亚像素精度。3.本论文方法实现并应用到切割机上。以切割机的XY轴定位平台为研究平台,对该方法进行运行试验。进行大量的实验,从速度、精度和稳定性几个方面进行分析。实验结果表明,该算法可任意角度旋转匹配、匹配速度较快、正确率较高,而且对噪声具有良好的鲁棒性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题背景  9-11
  1.2 视觉定位国内外研究发展现状  11-13
  1.3 研究目的与意义  13-14
  1.4 本课题的研究思路  14-16
  1.5 研究内容安排  16-17
第2章相关匹配方法及其特点  17-28
  2.1 图像匹配的一般流程  17
  2.2 几种基于灰度的匹配方法  17-21
    2.2.1 MAD 算法  18-19
    2.2.2 归一化积相关算法  19
    2.2.3 SSDA 算法  19-21
  2.3 几种旋转不变的匹配方法  21-27
    2.3.1 方向码法  21-23
    2.3.2 不变矩算法  23-24
    2.3.3 Fourier-Melin 变换  24-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章高性能圆投影算法  28-44
  3.1 引言  28
  3.2 圆投影算法  28-35
    3.2.1 概述  28
    3.2.2 圆投影  28-30
    3.2.3 预筛选  30-31
    3.2.4 精筛选  31-35
  3.3 精匹配  35-36
  3.4 金字塔搜索方法  36-38
    3.4.1 金字塔  36-37
    3.4.2 金字塔建立  37-38
    3.4.3 金字塔搜索策略  38
  3.5 亚像素精度  38-43
    3.5.1 基于灰度的亚像素精度  39
    3.5.2 曲面拟合  39-41
    3.5.3 曲面拟合实验  41-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章实验结果分析  44-54
  4.1 引言  44-46
  4.2 视觉定位速度测试  46-48
  4.3 视觉定位精度测试  48-50
  4.4 视觉定位稳定性测试  50-53
  4.5 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-59
致谢  59

任意旋转角度视觉快速定位算法的工程实现

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