| 【中文题名】 | 视觉传感器及其图像匹配算法 |
| 【英文题名】 | Vision Sensor and Its Image Registration Algorithm |
| 【学科专业】 | 通信与信息系统 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-11-12 |
| 【中关键词】 | 工业检测,视觉传感器,图像匹配,归一化互相关,金字塔分层匹配,Hough变换 |
| 【英关键词】 | industrial inspection,vision sensor,image matching,normalized cross correlation,pyramid hierarchical matching,Hough transform,ring projection,Zernike moment,DM642, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化元件、部件>发送器（变换器）、传感器> |
| 【论文摘要】 |
随着工业检测系统的自动化、高速化要求变得越来越迫切，视觉传感器作为一种新型的检测系统，由于它集成度高，成本低，功耗小，安装操作方便，已经被广泛地应用于工业检测系统中。针对电子元件表面印刷质量检测的问题，本文提出一种视觉传感器检测系统的可行性设计方案，并给出了有效的图像匹配检测算法。
首先，本文回顾了工业检测系统的发展，分析了视觉传感器的组成，总结了相关的图像匹配算法。针对视觉传感器检测系统的图像采集，设计了简单有效的光照模块及可支持外接摄像机模拟视频输入和数字视频输入的双模式图像采集模块。为了克服噪声和光照等因素的影响，提出了相应的预处理方法。
其次，本文分析了视觉传感器检测系统中的图像匹配问题，提出采用传统归一化互相关匹配(NCC)算法作为检测系统的图像匹配算法。针对传统NCC算法计算量大、速度慢的缺陷，在分析算法复杂度和以往的搜索策略的基础上，提出利用积分图像思想优化算法结构和基于高斯核的金字塔分层匹配，提高了匹配速度。
再次，针对图像匹配中的旋转问题，本文分析了以往的角度检测方法，比较了Hough变换和圆投影-Zernike矩检测两种算法的性能。由于传统Hough变换不... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-6 |
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目录 |
6-9 |
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第一章 绪论 |
9-19 |
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1.1 研究背景 |
9-11 |
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1.2 视觉传感器的组成 |
11-13 |
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1.3 图像匹配技术在工业检测中的应用 |
13-17 |
|
1.3.1 图像匹配的定义和影响因素 |
13-14 |
|
1.3.2 图像匹配算法框架 |
14-16 |
|
1.3.3 基于图像灰度信息的匹配技术 |
16 |
|
1.3.4 基于图像特征的匹配技术 |
16-17 |
|
1.4 本文的结构和内容 |
17-18 |
|
约定 |
18-19 |
|
第二章 图像采集及预处理 |
19-38 |
|
2.1 照明模块设计 |
19-20 |
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2.2 图像采集模块设计 |
20-25 |
|
2.2.1 摄像机的选择 |
21-22 |
|
2.2.2 镜头的选择 |
22-23 |
|
2.2.3 实验图像库的建立 |
23-25 |
|
2.3 图像预处理 |
25-36 |
|
2.3.1 噪声的来源及CMOS传感器噪声模型 |
25-29 |
|
2.3.2 消除噪声影响的方法 |
29-33 |
|
2.3.3 光照模型 |
33-34 |
|
2.3.4 消除光照影响的方法 |
34-36 |
|
2.4 本章小结 |
36-38 |
|
第三章 工业检测中的匹配算法 |
38-55 |
|
3.1 工业检测中的主要匹配问题 |
38-40 |
|
3.2 归一化互相关算法 |
40-42 |
|
3.3 NCC算法的复杂性及其优化 |
42-45 |
|
3.4 算法搜索策略的改进 |
45-50 |
|
3.4.1 梯度下降法 |
45-46 |
|
3.4.2 粗细二级匹配算法 |
46-47 |
|
3.4.3 分层匹配算法 |
47-50 |
|
3.5 亚像素匹配的改进 |
50-53 |
|
3.5.1 重采样方法 |
50-51 |
|
3.5.2 曲面拟合法 |
51-52 |
|
3.5.3 一种改进的亚像素匹配算法 |
52-53 |
|
3.6 本章小结 |
53-55 |
|
第四章 匹配中的旋转问题 |
55-69 |
|
4.1 旋转校正 |
55 |
|
4.2 基于几何特征的角度检测 |
55-60 |
|
4.2.1 主轴角度计算法 |
56-57 |
|
4.2.2 Hough变换 |
57-60 |
|
4.3 基于旋转不变量的角度检测 |
60-64 |
|
4.3.1 圆投影匹配算法 |
60-62 |
|
4.3.2 Zernike矩匹配算法 |
62-64 |
|
4.4 本文提出的快速匹配算法 |
64-67 |
|
4.5 本章小结 |
67-69 |
|
第五章 图像处理单元硬件设计 |
69-80 |
|
5.1 图像处理单元硬件的总体设计 |
69-72 |
|
5.1.1 系统设计要求分析 |
69-70 |
|
5.1.2 系统结构设计 |
70-72 |
|
5.2 图像处理单元硬件的模块设计 |
72-79 |
|
5.2.1 电源模块 |
72-74 |
|
5.2.2 图像采集模块 |
74-76 |
|
5.2.3 图像输入/输出模块 |
76-77 |
|
5.2.3 存储模块 |
77 |
|
5.2.4 CPLD控制模块 |
77-79 |
|
5.2.5 光电隔离模块 |
79 |
|
5.3 本章小结 |
79-80 |
|
第六章 结论和展望 |
80-82 |
|
6.1 本文的主要工作 |
80-81 |
|
6.2 今后工作展望 |
81-82 |
|
参考文献 |
82-85 |
|
致谢 |
85-86 |
|
攻读硕士学位期间的研究成果 |
86 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.386367 |
