基于機(jī)器視覺的圓形工件檢測開題報(bào)告

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編號： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題 目： 基于機(jī)器視覺的圓形工 件檢測 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學(xué)生姓名： 黃 鐘 慶 學(xué) 號： 1200120313 指導(dǎo)教師單位： 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名： 張 彤 職 稱： 副 教 授 題 目 類 型 ： □理 論 研 究 □實(shí) 驗(yàn) 研 究 工 程 設(shè) 計(jì) □工 程 技 術(shù) 研 究 □軟 件 開 發(fā)□√2016 年 3 月 1 日開題報(bào)告填寫要求1．開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見審查后生效。 2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫，或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見。3．學(xué)生查閱資料的參考文獻(xiàn)應(yīng)在 5 篇及以上（不包括辭典、手冊） 。4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) 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?dāng)?shù)字書寫。如“2004 年 4 月 26 日”或“2004-04-26” 。1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告1．本課題的研究內(nèi)容、重點(diǎn)及難點(diǎn)研究內(nèi)容隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信號處理技術(shù)的發(fā)展，人們使用攝像機(jī)，從周圍環(huán)境獲取一幅或多幅圖像，然后將該模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對視覺信息處理的全過程，這是一門新興的學(xué)科—即機(jī)器視覺。機(jī)器視覺使計(jì)算機(jī)具有了通過一幅或多幅圖像認(rèn)知環(huán)境有用信息的能力。這樣計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)視覺來完成。機(jī)器視覺可以用于在一些危險(xiǎn)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(diǎn)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(nèi)容主要有以下幾個方面：（1）研究利用機(jī)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(jì)算；研究重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：（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(diǎn)：（1）如何選擇更好實(shí)現(xiàn)邊緣檢測的圖像處理算法；（2）如何選擇進(jìn)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(jì)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(shí)現(xiàn)。2．準(zhǔn)備情況（查閱過的文獻(xiàn)資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件等）2研究概況及發(fā)展趨勢（1）機(jī)器視覺研究概況 [1-2]隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)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(jī)器視覺是一門涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識別等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。機(jī)器視覺主要用計(jì)算機(jī)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(shí)際中獲取到的物體圖像中提取需要我們的信息，并對其進(jìn)行分析、處理和理解，最終應(yīng)用于物體尺寸測量和缺陷檢測?；谟?jì)算機(jī)視覺的測量技術(shù)具有高速度、實(shí)時性好、非接觸、低成本等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于對各種零件尺寸的精密測量。在機(jī)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(nèi)容。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是多媒體技術(shù)以及圖像處理技術(shù)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(yīng)用，機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。（2）國內(nèi)的發(fā)展趨勢 [3-10]近年來，我國工業(yè)檢測中逐漸重視機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用。機(jī)器視覺技術(shù)是以現(xiàn)代光學(xué)為基礎(chǔ)，融合計(jì)算機(jī)圖像學(xué)信息處理、計(jì)算機(jī)視覺、光電子等技術(shù)為一體的現(xiàn)代測量技術(shù)。其最大的優(yōu)點(diǎn)就是與被測對象元接觸，因此對被測零件不會產(chǎn)生任何損傷，十分可靠。目前，在現(xiàn)代制造業(yè)中已經(jīng)成功地研究和使用基于機(jī)器視覺的測量方法。在國內(nèi)，機(jī)器視覺主要應(yīng)用在檢測與定位等幾個方面。在工業(yè)檢測中，機(jī)器視覺最為常見的應(yīng)用是測量各種機(jī)械零件的幾何尺寸?；跈C(jī)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(shí)現(xiàn)了對活塞環(huán)閉口間隙的自動非接觸測量。利用多項(xiàng)式插值精確測量軸承邊緣點(diǎn)位置，開發(fā)了基于機(jī)器視覺檢測技術(shù)的軸承內(nèi)外徑檢測系統(tǒng)一。采用機(jī)器視覺技術(shù)首先獲取工件的圖像數(shù)據(jù)，利用邊緣檢測方法實(shí)現(xiàn)邊緣的精確定位，最終實(shí)現(xiàn)了對機(jī)械零件長度的自動精密檢測。3主要參考文獻(xiàn)[1] 姜淑華 .基于機(jī)器視覺的二維，三維非接觸測試技術(shù)[D].光學(xué)工程，2009[2] 程現(xiàn)彬 .基于機(jī)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(jī)器視覺的圓形零件尺寸測量的方法[D]. 測試計(jì)量技術(shù)及儀器， 2012[4] 張宇，黃亞博，焦建彬 .一種基于機(jī)器視覺的圓型零件檢測技術(shù) [J]. 計(jì)算機(jī)工程，2008[5] 吳新杰，王苗苗，黃國興 .基于粒子濾波和機(jī)器視覺的圓形零件尺寸測量 [J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2012 [6] 張純 .機(jī)器視覺技術(shù)發(fā)展及其工業(yè)應(yīng)用[J]. 測試計(jì)量技術(shù)及儀器， 2006，27（2）：11 [7] Gary Bradski ,Adrain Kaebler . Leaning OpenCv[M] .東南大學(xué)出版社，2009[8] 王占全，徐慧 .Visual C+ +數(shù)字圖像處理技術(shù)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(jì)算機(jī)視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)[M].北京:科學(xué)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(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件個人計(jì)算機(jī)，開放實(shí)驗(yàn)室43．實(shí)施方案、進(jìn)度實(shí)施計(jì)劃及預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料實(shí)施方案因?yàn)楸菊n題主要難點(diǎn)是利用軟件編程實(shí)現(xiàn)對照片的處理，主要分為灰度變換、圖像邊緣化以及進(jìn)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(guān)資料以及參考圖像處理相關(guān)的程序。遇到難得問題可以和同學(xué)討論，詢問指導(dǎo)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?jǐn)z像頭，個人計(jì)算機(jī)。利用數(shù)字?jǐn)z像頭采集圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，然后由軟件對圖像進(jìn)行處理。系統(tǒng)組成如圖 1 所示：計(jì)算機(jī)USB 數(shù)字?jǐn)z像頭 顯示器圖 1 系統(tǒng)組成（2）軟件設(shè)計(jì)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(diào)用攝像頭獲取圖像，在通過程序?qū)@得的彩色圖像經(jīng)過濾波及灰度化處理后，得到灰白圖像。再將圖像進(jìn)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(jié)果進(jìn)度實(shí)施計(jì)劃第一階段（2 月 28 日至 3 月 6 日）：方案設(shè)計(jì)，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(shí)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(shí)現(xiàn)要求的功能。預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料1、撰寫兩萬字以上的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（兼附 15 篇以上的參考文獻(xiàn)） ；在畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書中應(yīng)包括 300～500 個單詞的英文摘要及關(guān)鍵詞；2、完成與課題相關(guān)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(jī)器視覺的圓形工件檢測的研究和實(shí)現(xiàn)方案；4、完成相應(yīng)軟件程序設(shè)計(jì)，給出重要部分功能實(shí)現(xiàn)后的照片；5、根據(jù)課題任務(wù)與要求，檢測出圓的半徑及圓心。指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)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(lǐng)導(dǎo)簽字：年 月 日