基于機器視覺的圓形工件檢測開題報告

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編號： 畢業(yè)設計(論文)開題報告題 目： 基于機器視覺的圓形工 件檢測 院 （系）： 機電工程學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學生姓名： 黃 鐘 慶 學 號： 1200120313 指導教師單位： 機電工程學院 姓 名： 張 彤 職 稱： 副 教 授 題 目 類 型 ： □理 論 研 究 □實 驗 研 究 工 程 設 計 □工 程 技 術 研 究 □軟 件 開 發(fā)□√2016 年 3 月 1 日開題報告填寫要求1．開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見審查后生效。 2．開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫，或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見。3．學生查閱資料的參考文獻應在 5 篇及以上（不包括辭典、手冊） 。4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標 GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2004 年 4 月 26 日”或“2004-04-26” 。1畢業(yè)設計（論文）開題報告1．本課題的研究內容、重點及難點研究內容隨著計算機技術和信號處理技術的發(fā)展，人們使用攝像機，從周圍環(huán)境獲取一幅或多幅圖像，然后將該模擬信號轉換成數(shù)字信號后，由計算機實現(xiàn)對視覺信息處理的全過程，這是一門新興的學科—即機器視覺。機器視覺使計算機具有了通過一幅或多幅圖像認知環(huán)境有用信息的能力。這樣計算機可以模擬人眼雙目視覺的功能，而且很多人眼所不能勝任的工作也可以由計算機視覺來完成。機器視覺可以用于在一些危險的地方可以替代人去工作和對零件的的測量。其最大的優(yōu)點就是與被測物沒有接觸，不會對被測物有影響。而且有一些零件尺寸較小，給檢測也帶來了困難。本課題的研究內容主要有以下幾個方面：（1）研究利用機器視覺檢測圓形工件的基本原理；（2）研究利用 vs+opencv 對圖片的圖像處理；（3）研究對利用 hough 變換對零件的尺寸計算；研究重點及難點重點：（1）vs+opencv 對圖片的圖像處理；（2）傳統(tǒng) hough 變換的優(yōu)化及其程序的編寫；（3）排除干擾，確保精確度。難點：（1）如何選擇更好實現(xiàn)邊緣檢測的圖像處理算法；（2）如何選擇進行圖像邊緣檢測的算子和濾波器；（3）如何解決傳統(tǒng) hough 變換的計算時間與空間開銷大的問題；（4）對提出的 hough 變換算法的編程實現(xiàn)。2．準備情況（查閱過的文獻資料及調研情況、現(xiàn)有設備、實驗條件等）2研究概況及發(fā)展趨勢（1）機器視覺研究概況 [1-2]隨著工業(yè)技術的發(fā)展，機械部件加工方式呈現(xiàn)出高精度、高速度、自動化的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)接觸檢測方法速度較慢，容易對零件造成損傷，會降低測量精度。機器視覺是一門涉及人工智能、神經生物學、心理物理學、計算機科學、圖像處理、模式識別等諸多領域的交叉學科。機器視覺主要用計算機來模擬人的視覺功能，但不是人眼的簡單的延伸，而是具有人腦的一部分功能—從實際中獲取到的物體圖像中提取需要我們的信息，并對其進行分析、處理和理解，最終應用于物體尺寸測量和缺陷檢測?；谟嬎銠C視覺的測量技術具有高速度、實時性好、非接觸、低成本等優(yōu)點，被廣泛用于對各種零件尺寸的精密測量。在機械工業(yè)零部件檢測中，圓孔和圓形工件的檢測是一個重要檢測內容。近年來，隨著計算機技術尤其是多媒體技術以及圖像處理技術與分析理論的不斷發(fā)展和完善，加之大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展和其廣泛應用，機器視覺技術在工業(yè)領域中得到了廣泛應用。（2）國內的發(fā)展趨勢 [3-10]近年來，我國工業(yè)檢測中逐漸重視機器視覺技術的應用。機器視覺技術是以現(xiàn)代光學為基礎，融合計算機圖像學信息處理、計算機視覺、光電子等技術為一體的現(xiàn)代測量技術。其最大的優(yōu)點就是與被測對象元接觸，因此對被測零件不會產生任何損傷，十分可靠。目前，在現(xiàn)代制造業(yè)中已經成功地研究和使用基于機器視覺的測量方法。在國內，機器視覺主要應用在檢測與定位等幾個方面。在工業(yè)檢測中，機器視覺最為常見的應用是測量各種機械零件的幾何尺寸?；跈C器視覺的檢測活塞環(huán)的光密封度是否符合其氣密性要求，實現(xiàn)了對活塞環(huán)閉口間隙的自動非接觸測量。利用多項式插值精確測量軸承邊緣點位置，開發(fā)了基于機器視覺檢測技術的軸承內外徑檢測系統(tǒng)一。采用機器視覺技術首先獲取工件的圖像數(shù)據(jù)，利用邊緣檢測方法實現(xiàn)邊緣的精確定位，最終實現(xiàn)了對機械零件長度的自動精密檢測。3主要參考文獻[1] 姜淑華 .基于機器視覺的二維，三維非接觸測試技術[D].光學工程，2009[2] 程現(xiàn)彬 .基于機器視覺的小直徑工件檢測系統(tǒng)的研究[D]. 電路與系統(tǒng)，2010[3] 王苗苗 .基于機器視覺的圓形零件尺寸測量的方法[D]. 測試計量技術及儀器， 2012[4] 張宇，黃亞博，焦建彬 .一種基于機器視覺的圓型零件檢測技術 [J]. 計算機工程，2008[5] 吳新杰，王苗苗，黃國興 .基于粒子濾波和機器視覺的圓形零件尺寸測量 [J]. 機械設計與制造，2012 [6] 張純 .機器視覺技術發(fā)展及其工業(yè)應用[J]. 測試計量技術及儀器， 2006，27（2）：11 [7] Gary Bradski ,Adrain Kaebler . Leaning OpenCv[M] .東南大學出版社，2009[8] 王占全，徐慧 .Visual C+ +數(shù)字圖像處理技術與工程案例[M].北京:人民郵電出版社，2009[9] 勝勇，劉盛 .基于 OpenCV 的計算機視覺技術實現(xiàn)[M].北京:科學出版社，2008[10] Schonfeld. Optimal structuring elements for the morphological pattern restoration of binary images[J].IEEE Trans.on PAMI, 1994,16(6):589-601現(xiàn)有設備和實驗條件個人計算機，開放實驗室43．實施方案、進度實施計劃及預期提交的畢業(yè)設計資料實施方案因為本課題主要難點是利用軟件編程實現(xiàn)對照片的處理，主要分為灰度變換、圖像邊緣化以及進行二值化處理，最后利用 hough 變換得出圓形的圓心以及半徑。這些都需要去查詢相關資料以及參考圖像處理相關的程序。遇到難得問題可以和同學討論，詢問指導老師等方法解決。具體如下：（1）硬件方面本系統(tǒng)包括以下幾部分：USB 數(shù)字攝像頭，個人計算機。利用數(shù)字攝像頭采集圖像傳輸?shù)接嬎銠C中，然后由軟件對圖像進行處理。系統(tǒng)組成如圖 1 所示：計算機USB 數(shù)字攝像頭 顯示器圖 1 系統(tǒng)組成（2）軟件設計主要由圖像灰度化，邊緣檢測，二值化以及 hough 變換組成。首先在 visualstudio 中建立 win32，配置好 opencv 后，建立用戶界面，通過程序調用攝像頭獲取圖像，在通過程序將獲得的彩色圖像經過濾波及灰度化處理后，得到灰白圖像。再將圖像進行邊緣化處理以及二值化，最后利用 hough 變換檢測出圓形并得到其圓心和半徑。5圖像采集圖像灰度化邊緣檢測二值化Hough 變換檢測圓圖 2 初步方案的程序框圖開始顯示結果進度實施計劃第一階段（2 月 28 日至 3 月 6 日）：方案設計，查找資料，想好原理以及程序框圖。第二階段（3 月 7 日至 3 月 13 日）：方案論證。第三階段（3 月 14 日至 4 月 1 日）：軟件程序編輯，實現(xiàn)對照片的前期處理。第四階段（4 月 2 日至 5 月 1 日）：完成全部程序，實現(xiàn)要求的功能。預期提交的畢業(yè)設計資料1、撰寫兩萬字以上的畢業(yè)設計說明書（兼附 15 篇以上的參考文獻） ；在畢業(yè)設計說明書中應包括 300～500 個單詞的英文摘要及關鍵詞；2、完成與課題相關英文資料的翻譯（約四萬英文字符，附英文全文） ；3、完成基于機器視覺的圓形工件檢測的研究和實現(xiàn)方案；4、完成相應軟件程序設計，給出重要部分功能實現(xiàn)后的照片；5、根據(jù)課題任務與要求，檢測出圓的半徑及圓心。指導教師意見指導教師：年 月 日開題小組意見開題小組成員簽字： 年 月 日院系審核意見院系主管領導簽字：年 月 日