汽车安全玻璃副像偏移电子检测系统

论文摘要

传统的对汽车安全玻璃副像偏移值的检测方法采用的是光学机械式方法。此方法具有测量精度较低,使用环境要求暗室,长时间的测试容易使人眼疲劳等缺点。 随着计算机和微电子技术的发展,电荷耦合器件(CCD)和计算机图像处理技术已广泛的应用于传统的光学检测当中。与传统的方法相比,CCD相比人眼具有更灵敏的感光度和更高的分辨率,同时,采用CCD成像和软件检测的手段还可以避免主观误差,达到更高的测量精度。本文主要介绍了利用CCD摄像头和计算机软件对汽车安全玻璃的副像偏移值进行实时采集和处理的方法。 首先我们设计了测量副像偏移的光学系统。光学系统整体采用的是一个光学准直系统,安全玻璃以实车角度安装在试样支架上,并可以沿水平和垂直方向自由移动。准直镜将中心有一亮点的坐标系成像于无穷远处。当造成副像的试样以实车安装角放置在CCD和准直镜之间时,一个副的、较弱的亮点就呈现在与坐标系中心相距一定距离的地方。然后利用CCD和图像采集卡将副像偏移的光学图像转换为计算机能识别的数据模式。 后期的图像的软件处理工作主要包括分离背景,图像二值化,除噪,Hough变换检测目标图像,利用模板匹配求出副像偏移的值,实现对副像偏移的实时测量等数字图像处理过程。在本系统中我们计算图像放大率采用的办法是提取出分划板坐标系刻度图像中半径已知的圆环,再由屏幕上圆环的半径求出坐标系的放大率。对圆环半径的测定采用了Hough变换检测圆的方法。由于在求放大率过程中引入的标定误差是测量系统的主要误差,因此在Hough变换检测前,我们根据坐标系图像的特点,首先初步分离分划板所成的像,再将图像消噪后二值化,分离出刻度所成的像并进行细化处理。这样可以大大减少参与Hough变换的像元数,提高Hough变换的效率,增加检测的精度,同时也可以避免误检测出我们所不需要的圆。对副像偏移值的测定我们采用了二值化和模板匹配法相结合的手法,提高了算法效率,满足了实时性的要求。 结果表明,与传统方法相比,该测量系统具有测量精度较高,测量结果实时显示,以及在普通室内的光照条件下也可以测量等优点,具有较大的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 测量系统简介
• 1.2 本论文的主要工作
• 第二章 文献综述
• 2.1 数字图像的基本概念
• 2.1.1 模拟图像的描述
• 2.1.2 数字图像的描述
• 2.1.3 数字图像的颜色表示方法
• 2.2 灰度化图像
• 2.2.1 图像的灰度化处理
• 2.2.2 灰度直方图
• 2.3 图像的二值化
• 2.3.1 图像分割的方法—阈值法
• 2.3.2 几种选择阈值t的方法
• 2.4 Housh变换
• 2.4.1 Hough变换理论描述
• 2.4.2 Hough变换的性质
• 2.4.3 Hough变换的实现
• 2.4.4 Hough变换的推广
• 2.5 CCD的工作原理和器件
• 第三章 硬件系统设计
• 3.1 系统的光路设计
• 3.1.1 系统的整体光路
• 3.1.2 光学部件参数及说明
• 3.2 数据采集原理及其硬件
• 3.2.1 CCD摄像头
• 3.2.2 图像采集卡
• 第四章 图像处理软件设计
• 4.1 软件工作流程
• 4.2 初步分离背景
• 4.3 最大类间方差法分割图像
• 4.4 图像消噪
• 4.5 图像细化
• 4.5.1 图像细化的原理
• 4.5.2 本文采用的方法
• 4.6 Hough变换检测圆
• 4.6.1 圆Hough变换原理
• 4.6.2 标准Hough变换
• 4.6.3 随机Hough变换
• 4.6.4 本文采用的方法
• 4.7 副像偏移值的测定
• 4.7.1 测量的实时处理
• 4.7.2 副像偏移值的测量
• 4.8 实验结果
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢