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基于PT视觉转台的图像处理算法研究

作　者: 王晓婷
导　师: 李洪兴
学　校: 大连理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: PT视觉转台图像处理形状描述符二值图像区域标记最小二乘法
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
引　用: 0次
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内容摘要

PAN&TILT两维视觉转台是一种可以同时绕垂直方向和水平方向旋转的机电工作台,简称PT转台。一方面,PT视觉转台可作为火炮、雷达、导弹发射架、各种监控装置等军用和民用设备的基础运动平台,是整个机电控制系统的核心组成部分；另一方面又可作为研制导弹、火箭、鱼雷和卫星等高科技武器的仿真和试验平台。转台也是机电实验室中常用的实验设备,对提高实验室科技水平有着重要的意义。转台的实验研究包括转台的图像采集处理部分和转台的控制部分。在图像的处理和数据采集部分,要求选择合适的图像处理算法快速定位出转台下一步的位置并能良好的排除其它物体或杂质的干扰；在控制方面要求转台能快速响应pc机发出的控制命令,并保持一定的稳定性。本论文主要研究了第一部分——利用图像处理算法实时定位小球在图像中坐标。以深圳固高公司生产的GPT200系列二维数控转台为研究对象,使用了两种算法研究图像对象：第一种方法是以小球的圆形性为基础,采用基于二值图像形状参数方法寻找小球的质心。形状参数L2/4πS在为圆形时达到1(其他形状都大于1),通过一系列步骤找出区域形状参数最接近1的区域即是小球所在区域；第二种方法是以小球的灰度值在图像中最低为基础,利用自适应阈值法找出小黑球所在区域上的一点(此点可能接近圆心位置也可能偏离圆心),然后以此点为圆心、大于原半径的长度为半径的圆包覆小球所在区域并利用射线法将图像分为若干份,分别在每份上利用梯度值求出圆弧内的边缘点。得出一系列边缘点后又分为两种方法——直接拟合法和取点拟合法分别来拟合小球所在区域：直接拟合法利用上一步求取的若干边缘点直接用最小二乘法拟合圆,取点拟合法是随机抽取三个点来拟合圆,以能达到最好的拟合效果为抽取标准。论文具体分析并实现了这两种方法,利用程序代码和图片处理结果直观的显示了处理过程。论文最后大致阐述了两种方法的优劣,对需要改进的部分也做出了说明。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-9
1 PT视觉转台介绍及界面开发  9-14
  1.1 PT视觉转台介绍  9-11
  1.2 界面开发  11-14
2 DIB位图基础与显示的实现  14-22
  2.1 数字图像的基本概念  14-16
  2.2 与设备无关位图(DIB)  16-18
  2.3 CDib类库的建立  18-19
  2.4 调色盘概念与调色盘的创建  19-20
  2.5 DIB位图图像的显示  20-22
3 基于形状参数的小球坐标定位  22-39
  3.1 图像的平滑处理  22-24
  3.2 给边缘规定一个特定的灰度级  24-27
  3.3 图像的二值化处理  27-28
  3.4 二值图像区域标记与面积测量  28-35
    3.4.1 理论基础  29-31
    3.4.2 标记算法步骤及流程框图  31-35
  3.5 二值图像区域周长测量  35-39
    3.5.1 边界跟踪法理论基础  35-36
    3.5.2 周长测量流程框图及效果图  36-39
4 基于最小二乘法的圆的拟合  39-51
  4.1 图像的自适应阈值  39-40
  4.2 求取小区域的质心点  40-41
  4.3 射线法获取小球一定数目的边界点  41-42
  4.4 最小二乘法拟合圆  42-51
    4.4.1 最小二乘法的公式推导  42-46
    4.4.2 圆的拟合  46-51
结论  51-52
参考文献  52-54
附录A 基于最小二乘法拟合小球质心的代码  54-62
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  62-63
致谢  63-64

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