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轮胎断面轮廓重构关键技术研究

作　者: 欧阳徕
导　师: 马铁军
学　校: 华南理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 轮胎断面 轮廓提取 轮廓特征点识别 轮廓重构
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


轮胎的断面轮廓结构设计是轮胎设计中四大部分之一,轮胎断面轮廓设计的好坏直接影响轮胎质量,以致影响汽车行驶性能。目前,轮胎轮廓设计虽然有较为完备的理论作为指导,但在实际中往往采用测量经典轮廓后进行组合和变参数设计。另外,轮胎成品断面轮廓检测也非常重要,通过对照实际轮胎断面尺寸和设计图纸的异同,分析质量事故的原因,改进生产工艺,提高产品质量。课题的研究目的就是通过图像处理及计算机图形学技术重构轮胎断面数字化模型,获取轮廓整体参数,这对于提高轮胎关键尺寸检测和设计水平,有着非常重要的意义。本课题以CCD相机采集的轮胎断面图像为研究对象,在图像预处理和轮廓提取、轮廓特征点识别和轮廓重构方法等方面进行了较为深入地研究。在图像预处理和轮廓提取研究中,主要在分析图像特征之后,利用图像中心化和中值滤波方法提高图像质量,重点分析了图像二值化的几种方法,通过实验对比后采用局部阈值分割算法；对二值图像进行后续处理并实现轮廓提取。在特征点识别技术研究中,分析了轮胎轮廓结构模型,在此基础上重点研究了基于尽余弦算法的特征点识别模型,结合轮胎断面轮廓特征,提出了改进型K-余弦算法的特征点精细识别技术,并给出特征点识别的整体模型,最后通过示例进行验证。在轮廓重构方法研究中,针对轮胎断面轮廓主要由直线和圆弧构成的特点,采用了最小二乘拟合法实现单段曲线重构,重点分析了圆弧拟合中的代数距离法和几何距离法,通过实验对比采用基于最小二乘的几何距离法；然后对方程组求交实现轮廓整体重构,针对轮廓连接不上的情况,提出利用双端点约束的改进算法；并通过示例验证轮廓重构算法的有效性。最后,本文对重构精度的问题进行了探讨并分析了误差来源及改进办法。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
第一章 绪论  11-18
  1.1 研究背景  11-14
    1.1.1 轮胎轮廓尺寸的重要性  11-13
    1.1.2 轮胎轮廓设计及测量存在的问题  13-14
  1.2 研究的现状  14-17
    1.2.1 计算机视觉尺寸检测技术研究现状  14-15
    1.2.2 轮廓拟合与重构研究现状  15-17
  1.3 本文的研究内容  17
  1.4 本章小结  17-18
第二章 轮胎断面图像预处理及轮廓提取  18-33
  2.1 检测系统基本原理  18-20
    2.1.1 系统的总体结构  18-19
    2.1.2 系统框架与工作流程  19
    2.1.3 本文的研究基础与对象  19-20
  2.2 断面图像预处理  20-22
    2.2.1 图像中心化  20-21
    2.2.2 中值滤波  21-22
  2.3 断面图像轮廓提取  22-31
    2.3.1 图像特点分析与分割方法选择  22-24
    2.3.2 图像阈值分割技术  24-28
    2.3.3 轮胎断面轮廓提取  28-31
  2.4 本章小结  31-33
第三章 轮廓特征点识别技术研究  33-55
  3.1 轮胎断面轮廓特征分析  33-36
    3.1.1 轮胎断面轮廓结构模型  33-34
    3.1.2 轮胎断面主要尺寸及分类  34-36
  3.2 轮廓跟踪与表达  36-37
  3.3 基于K-余弦法的特征点识别技术  37-44
    3.3.1 特征点识别技术研究分析  37-38
    3.3.2 基于K-余弦的轮胎断面轮廓角点识别  38-40
    3.3.3 实例效果分析  40-44
  3.4 改进型K-余弦法的特征点精细技术  44-54
    3.4.1 改进算法分析  44-53
    3.4.2 轮胎断面轮廓特征点识别完整算法  53-54
  3.5 应用效果实例  54
  3.6 本章小结  54-55
第四章 轮胎断面轮廓重构方法研究  55-74
  4.1 直线拟合算法  55-57
  4.2 基于最小二乘的单段圆弧拟合算法分析  57-66
    4.2.1 算法模型及实现  57-62
    4.2.2 实验实例分析  62-66
  4.3 基于分段点约束的轮廓精确重构  66-73
    4.3.1 断面轮廓整体重构  66-68
    4.3.2 基于分段点约束的轮廓精确重构  68-71
    4.3.3 应用实例  71-73
  4.4 本章小结  73-74
第五章 重构精度分析  74-78
  5.1 轮廓重构精度分析  74-76
  5.2 误差来源及原因分析  76-77
  5.3 本章小结  77-78
总结与展望  78-80
参考文献  80-84
攻读学位期间发表论文  84-85
致谢  85-86
附录  86

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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