圆形目标尺寸测量系统设计.docx

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1、圆形目标尺寸测量系统设计摘要圆形目标尺寸测量系统是一种通过相机采集图像，再进行图像分析处理所得到目标尺寸的测量系统，一般传统人工测量费时费力效率低下，而该测量系统有工作可靠，实用性强，效率高效等等优势。i般系统可分为两大部分，一是采集系统的搭建，二是图像分析处理获取目标尺寸。随着时代的快速发展，测量系统在各个方面都广泛的应用，在工业上测量系统替代大部分人工测量是必然的结果。关键词：平台搭建；采集系统；分析系统；圆形目标DesignofcirculartargetsizemeasurementsystemAbstractCirculartargetsizemeasurementsystemisa

2、kindofmeasurementsystemthatcollectstheimagethroughthecameraandthenanalyzesandprocessestheimagetogetthetargetsize,generallythetraditionalmanualmeasurementistime-consumingandinefficient,butthismeasurementsystemhastheadvantagesofreliablework,practicality,efficiencyandsoon.Thegeneralsystemcanbedividedin

3、totwomainparts,oneistheconstructionoftheacquisitionsystem,andtheotheristheimageanalysisprocessingtoobtainthetargetsize.Withtherapiddevelopmentofthetimes,measurementsystemsarewidelyusedinallaects,andthereplacementofmostmanualmeasurementsbymeasurementsystemsinindustryisanaturalconsequence.Keywords:pla

4、tformconstruction;acquisitionsystem;analysissystem;circulartarget目录前言1一、研究的现状及其意义2二、研究目标、设计内容和拟解决的关键问题21、 目标22、 基本思路23、计算目标直径面积函数使用过程34、图像的采集所需要的硬件设备：35、图像处理系统36、海：3三、实现系统步骤31、完整的图像采集系统设备的选择和设计32、图像分析处理系统113、程序构想16四、设计反思与改进19五、毕业设计总结20六、参考文献21七、谢辞22八、附录23刖S我们获取信息的方式其中有70%来自于眼睛（视觉）。机器视觉是用摄像头获取图片，机器对图

5、片进行分析得出图片中的各个内容进而代替眼睛来做测量和判断，最终目的是可以使计算机通过分析图片进而理解世界。机器视觉是通过对图像处理的相关操作，以及矩阵数值处理的技术从而进行的全新研究，其中重耍的目的是是对图像的特征的提取，而得到重要的内容。当下机器视觉技术在工业制造中有很多的应用，比如非接触的检测，识别图像中的物体等等，机器视觉已经融入了我们日常生活当中，比如相机的识别物体是什么，再比如AR等等。对于机器视觉还有许多的优点，在测量的领域中是一种非接触式的测量，对被检测物和检测物都不会造成任何的损害，有利于高精度的物品的检测，提高检测物的可靠性。有超越人眼的检测范围，比如使用红外线进行热检测，热

6、成像等，拓宽了人眼可视的光线频谱范围。人难以长时间对同一对象进行观察，当人工作时间长了之后出现了劳累，出错的概率会提高很多许多，而机器视觉可以全天二十四小时进行测量，不存在劳累，而且可以提高工厂的效率全天使用。自从我在工业自动化系统中使用机器视觉以来已有很长时间了。它不仅可以提高生产质量和产量，还可以取代大部分传统的人工检测。从选取硬件设备和装置的放置安装，机器视觉可以用在对象跟踪到测量长度，产品缺陷检测和其他应用，可视的数据可用于提供简单的故障信息和闭环控制回路，可以提高整体系统的性能。在这里，您可以MATLAB提供的简单功能为中心，实现简单的视觉功能。架构前准备对于整个设计识别系统非常重要

7、。物体尺寸的识别取决于其对图像边缘的影响，物体与背景之间的差异。一般而言，比较越突出，识别成功率越高。机器视觉系统的应用现在变得越来越多元化。它不仅可以用于工业控制测量，还可以用在金融，农业，交通，竞技和娱乐等其他领域。可以说，机器视觉和我们生活息息相关，在各个邻域都有重要的作用-、研究的现状及其意义在现有产能下，又需要保证产品的质量又要提高效率下，那就不仅需要严格的对产品尺寸大小、表面光滑程度和表面水平度等参数进行检测判断是否符合标准，而且还需要快速检测才能有效率，在当下人工检测速度并不够快，且随着企业生产内容扩大化，以及方式的规模化。机器视觉检测和传统的人工检测对比会发现人工检测方法会受检

8、测工作量、检测速度和精度等因素影响，而且人工检测花费时间过长进而测量效率底下，而且人工检测需要花费大量的人力资本，费钱费时费力对生产的帮助不大，总体上来说传统的人工检测吃力不讨好，机器检测是有很大的优势可以取代人工检测。机器检测是指可以通过用机器分析图像提取图片特征内容从而替换人对物体的检测和对一些内容的判断。机器视觉检测系统是指将由机器成像设备捕获的目标内容转换为图像信号，并将其发送到专用图像处理系统。根据像素分布和亮度，颜色等信息转换为数字信号。成像系统对这些信号执行各种操作，以提取目标的特征，并根据识别结果实时控制设备的操作。技术的不断改进极大地提高了机器视觉检查的可靠性。通过应用视觉检

9、查，可以使公司的运营成本大大降低且也可以提高了经济效率，更可以充分的利用公司的设备。时代的进步，机器视觉检测系统的完善，提高了检测技术水平的正确率，尤其是检测水平和检测质量，大大的促进了现代制造业的发展，工业方面同时取得了非常明显的进步。中国经济的发展与现代制造业的发展密不可分，对于现代制造业而言，外观和质量与它们的发展息息相关，以至于许多公司非常重视测试。基于机器视觉和图像处理的检测技术具有自动化程度高，准确性高和非接触式测量的优点。近年来，随着机器视觉和图像处理的迅猛发展。在图像分割，边界提取，特征提取等技术的优化已经相对非常的成熟，物体测量的准确性得到了保证，可广泛应用于工业检测和质量控

10、制领域。二、研究目标、设计内容和拟解决的关键问题1目标测量图像中圆形目标的大小。项目应用于计算机视觉应用开发，可以实现不需要手工或物理方法对物体进行测量，假设获取的物体为一元硬币。2、基本思路目标图像的获取确定图像和实际物体的比例关系对图像进行滤波，目的是让测量物体和背景分离对图像进行二值化得到目标轮廓3、计算目标直径面积函数使用过程第一步使用matla自带bimread函数读取图像，然后通过maila自带rgb2gray函数将原始图像进行灰度处理后，再使用matla自带graythresh函数，获取所要分割图像最佳值中间灰度值，再通过imbinarize函数获得二值图，使用Bwareaope

11、n函数进行优化图像，StreI函数结合imopen（开运算）函数和imckse（闭运算）函数继续优化图像，用bwlabel函数标注边缘regionprops函数检测面积直径，bwboundarie函数描述圆形图像边缘，使用plot函数以及holdOn暂停函数来输出边缘。也可以用二值化图通过edge函数进行边缘检测获取边缘黑白图再用SUbPlot函数和原图像对比。4、图像的采集所需要的硬件设备：镜头，工业相机，安装设备的各种支架，装载matlab系统的计算机设备进行图像的处理的。5、图像处理系统对图像进行提取特征值，生成二值图。对图像优化处理，如除去噪点，干扰图像等。获取图形边缘图形，及其计算图

12、形直径，面积。利用比例关系将像素点转换回其物体直径。6、关键：机器视觉检测的项目中最重要的内容是如何获取得到一张高质量，高水平的的图像，需要获得这些需要从选环境因素的不同、镜头选择、安装布置、自动化集成系统、工件类型的变化等等，其中的只要有部分的设置没有安排的合适就会，没有办法获得足够好的图片，那么设计再厉害的软件算法都没有做用，而且因为生产线都有良品率和检测速度的要求，如果整个视觉检测系统不能够智能快速可靠的话那误检率会非常之高，对公司来说这是一个很大的损失。三、实现系统步骤1、完整的图像采集系统设备的选择和设计（1）光源的选择选择使用Led环形光源优点为使纯直流供电没有频闪，所以不会对设备

13、产生谐波干扰提高图像的采集质量，Ied环形灯是360。均匀照射在被观察物体上，不会有虚影的产生，图像内容清晰度高，解决对角照射阴影问题(有阴影容易在二值化时对阴影进行错误的判断，以为是物体的一部分)；同时该灯可选配漫射板导光。拥有OTo0%线性亮度调节，达到最佳视觉效果同时也不易受到环境中其他光源的影响。但也会带来的缺点是从高反射表面看会有圆形眩光。应用领域：PCB基板检测，IC元件检测等(2)工业相机内容注意以及选择工业相机由于工作环境和其他普通消费相机的大为不同，其对性能稳定和，安装简单，相机内部结构规划合理且不易损坏，工业相机需要连续不停的工作，需要在严峻的环境中使用。工业相机的帧率远远

14、高于普通相机，它扫描的方式是通过对视场范围一行一行进行的，这和普通相机的图像传感器方式不同，逐行扫描的图像传感器生产工艺比较复杂，成品率比较低，出货量少，工业相机输出的事裸数据其光谱内容比较丰富，比较适合高质量的图像处理算法，工业相机相对比普通相机来说价格昂贵物有所值。图像在色彩的选择上，黑白的和彩色的相同的分辨率下，黑白的精度会比彩色高，尤其是在看图像边缘的时候，黑白的效果更好，对比的边缘的会比较突出有利于高质量的图片产出，在工业相机选择上进行精度的测量更多使用黑白相机，以提高精度减少系统的误差。在需要检测产品颜色是才选择彩色相机更为正确。对于设计的系统要求是检测圆形物品的大小，工厂中这种一

15、般为低速检测或静止检测，所以选择面阵相机即可。工业相机使用CCD2/3英寸即可通常来说，相机的分辨率越低，同样的接口，帧率也会越高，而分辨率越高，帧率也会越低，帧数看具体情况选择。在镜头光圈中一般规律为：当光圈越大的时候和焦距变长，物体和镜头距离近，景深就会越小；当光圈越小的时候和焦距变短，物体和镜头距离远，景深就会越大。(3)镜头的选择镜头的主要作用是通过对光线的变化将成像目标照射到图像传感器的光敏面。在工业环境的检测中镜头多是用于可见光，又因为测物体为固定了测量距离，以及测量视场大小所以成像过程中不需要改变放大倍率则可以采用定焦镜头，且也不需要做特殊的滤波处理，还需要考虑镜头的过滤散光的效

16、果如何，用做于在测量拍摄物体中，尤其应该重视畸变。(4)镜头主要参数a.焦距(FoCalLength)焦距就是从镜头的中心点到感受器上所形成的清晰影像之间的距离，焦距有什么作用是：焦距的大小是决定着图片可视范围的大小，当焦距数值较小时，图像上可视角度就大，图像上观察到的可视范围也大；当焦距数值较大时，图像上可视角度就小，图像上观察到的可视范围也小，如图1.2,f为焦距，a为可视角度，在相机中焦距是与单一片凸透镜的焦距的概念是不同的，在相机上安装的镜头远远不止由一片凸透镜构成的而是有多种不同的凸透镜和凹透镜，然而单片凸透镜的焦距只是平行光线汇聚到一点，所以这点到凸透镜中心的距离就是为单片凸透镜的焦距如图11。工业相机镜头焦距的参数一般使用mm来划分。1.镜头2.焦距3.