钢板线条轨迹识别提取与跟踪的研究-控制理论与控制工程专业论文.docxVIP

万方数据 分类号： 密级： U D C ： 编号： 工学硕士学位论文 钢板线条轨迹识别提取与跟踪的研究 硕士研究生 ：赵 明 指 导 教 师 ：王宗义 教授 学 位 级 别 ：工学硕士 学科、专业 ：控制理论与控制工程 所 在 单 位 ：自动化学院 论文提交日期 ：2013 年 12 月 论文答辩日期 ：2014 年 3 月 学位授予单位 ：哈尔滨工程大学   Classified Index: U.D.C: A Dissertation for the Degree of M. Eng The Study of Trajectory Extraction and Tracking of Steel Lines Candidate: Zhao Ming Supervisor: Prof. Wang Zongyi Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Control Theory and Control Engineering Date of Submission: December，2013 Date of Oral Examination: March，2014 University: Harbin Engineering University  哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成 的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除 文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品 成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文 工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门 或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入 有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文， 可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论 文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声 明。 本论文（□在授予学位后即可 □在授予学位 12 个月后 □解密后）由哈尔滨 工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日  钢板线条轨迹识别提取与跟踪的研究 摘 要 在现代工业生产中，自动焊接和切割技术的运用场合逐渐变多，相对于传统的手工 焊接切割来说，它具有较高的工作效率和加工精度，另外,在一些不适宜人工作业的地 方，比如某些矿井以及有辐射的地方等，自动化焊接切割机器人更是得到了广泛的应用， 而基于视觉的钢板轨线跟踪系统为自动化焊接切割提供了一个新的发展方向。 轨线跟踪系统首先设计了视觉传感器硬件部分，并对各个硬件部分(包括工业 CCD 摄像机，镜头，运动控制卡，图像采集卡，直角坐标机器人等)进行了说明，为下一步 的研究做了准备。同时对摄像机的线性和非线性模型也进行了阐述，说明了摄像机产生 畸变的种类和原因并确立了镜头畸变模型，对内外参数也进行了求解，根据论文的实际 需要，本文设计了适合实际工业应用的二维平面线条轨线跟踪的标定方案。 在搭建完硬件系统后，接下来就是对图像的处理部分，这一部分也是本文中最重要 的一部分，主要是针对各种图像提出了首先对图像进行预处理操作(线性和非线性滤 波)，接着根据实际情况，对图像进行相应的灰度变换以及直方图的均衡化操作，接下 来要对图像进行边缘检测，文章重点介绍了 Canny 算子边缘检测，同时也阐述了其他的 一些边缘检测算子，并且分别对图像做了相应的边缘检测处理，得到了不同的处理效果 图。对于铁锈等干扰情况，提出了利用形态学方法(膨胀，腐蚀以及开闭运算)进行处理， 并把各种模板对特定图像的处理效果做了说明。 针对实际工业生产情况中，外界光线不定，不能用固定阈值选点的情况，提出了几 种自动确定阈值的方案；针对实际情况中要求对图像进行实时处理和控制调节的要求， 提出了一种基于活动小窗口(感兴趣区域)的算法，我们处理图像时只需要对小窗口内的 区域进行处理就可以了，这样大大的减少了计算量，提高了图像处理的速度。同时，由 于只对小窗口内的区域进行处理，窗口外的干扰，比如飞溅，油污，铁锈等都可以不必 进行处理，大大简化了算法。最后提出了利用最小二乘和霍夫变换等算法拟合线条，并 对直线和曲线分别进行了线条拟合效果实验验证