基于机器视觉的圆形工件检测开题报告

编号： 毕业设计(论文)开题报告题 目： 基于机器视觉的圆形工 件检测 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 黄 钟 庆 学 号： 1200120313 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 张 彤 职 称： 副 教 授 题 目 类 型 ： 理 论 研 究 实 验 研 究 工 程 设 计 工 程 技 术 研 究 软 件 开 发2016 年 3 月 1 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见审查后生效。 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写，或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3学生查阅资料的参考文献应在 5 篇及以上（不包括辞典、手册） 。4有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004 年 4 月 26 日”或“2004-04-26” 。1毕业设计（论文）开题报告1本课题的研究内容、重点及难点研究内容随着计算机技术和信号处理技术的发展，人们使用摄像机，从周围环境获取一幅或多幅图像，然后将该模拟信号转换成数字信号后，由计算机实现对视觉信息处理的全过程，这是一门新兴的学科即机器视觉。机器视觉使计算机具有了通过一幅或多幅图像认知环境有用信息的能力。这样计算机可以模拟人眼双目视觉的功能，而且很多人眼所不能胜任的工作也可以由计算机视觉来完成。机器视觉可以用于在一些危险的地方可以替代人去工作和对零件的的测量。其最大的优点就是与被测物没有接触，不会对被测物有影响。而且有一些零件尺寸较小，给检测也带来了困难。本课题的研究内容主要有以下几个方面：（1）研究利用机器视觉检测圆形工件的基本原理；（2）研究利用 vs+opencv 对图片的图像处理；（3）研究对利用 hough 变换对零件的尺寸计算；研究重点及难点重点：（1）vs+opencv 对图片的图像处理；（2）传统 hough 变换的优化及其程序的编写；（3）排除干扰，确保精确度。难点：（1）如何选择更好实现边缘检测的图像处理算法；（2）如何选择进行图像边缘检测的算子和滤波器；（3）如何解决传统 hough 变换的计算时间与空间开销大的问题；（4）对提出的 hough 变换算法的编程实现。2准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等）2研究概况及发展趋势（1）机器视觉研究概况 1-2随着工业技术的发展，机械部件加工方式呈现出高精度、高速度、自动化的发展趋势。传统接触检测方法速度较慢，容易对零件造成损伤，会降低测量精度。机器视觉是一门涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像处理、模式识别等诸多领域的交叉学科。机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能，但不是人眼的简单的延伸，而是具有人脑的一部分功能从实际中获取到的物体图像中提取需要我们的信息，并对其进行分析、处理和理解，最终应用于物体尺寸测量和缺陷检测。基于计算机视觉的测量技术具有高速度、实时性好、非接触、低成本等优点，被广泛用于对各种零件尺寸的精密测量。在机械工业零部件检测中，圆孔和圆形工件的检测是一个重要检测内容。近年来，随着计算机技术尤其是多媒体技术以及图像处理技术与分析理论的不断发展和完善，加之大规模集成电路的飞速发展和其广泛应用，机器视觉技术在工业领域中得到了广泛应用。（2）国内的发展趋势 3-10近年来，我国工业检测中逐渐重视机器视觉技术的应用。机器视觉技术是以现代光学为基础，融合计算机图像学信息处理、计算机视觉、光电子等技术为一体的现代测量技术。其最大的优点就是与被测对象元接触，因此对被测零件不会产生任何损伤，十分可靠。目前，在现代制造业中已经成功地研究和使用基于机器视觉的测量方法。在国内，机器视觉主要应用在检测与定位等几个方面。在工业检测中，机器视觉最为常见的应用是测量各种机械零件的几何尺寸。基于机器视觉的检测活塞环的光密封度是否符合其气密性要求，实现了对活塞环闭口间隙的自动非接触测量。利用多项式插值精确测量轴承边缘点位置，开发了基于机器视觉检测技术的轴承内外径检测系统一。采用机器视觉技术首先获取工件的图像数据，利用边缘检测方法实现边缘的精确定位，最终实现了对机械零件长度的自动精密检测。3主要参考文献1 姜淑华 .基于机器视觉的二维，三维非接触测试技术D.光学工程，20092 程现彬 .基于机器视觉的小直径工件检测系统的研究D. 电路与系统，20103 王苗苗 .基于机器视觉的圆形零件尺寸测量的方法D. 测试计量技术及仪器， 20124 张宇，黄亚博，焦建彬 .一种基于机器视觉的圆型零件检测技术 J. 计算机工程，20085 吴新杰，王苗苗，黄国兴 .基于粒子滤波和机器视觉的圆形零件尺寸测量 J. 机械设计与制造，2012 6 张纯 .机器视觉技术发展及其工业应用J. 测试计量技术及仪器， 2006，27（2）：11 7 Gary Bradski ,Adrain Kaebler . Leaning OpenCvM .东南大学出版社，20098 王占全，徐慧 .Visual C+ +数字图像处理技术与工程案例M.北京:人民邮电出版社，20099 胜勇，刘盛 .基于 OpenCV 的计算机视觉技术实现M.北京:科学出版社，200810 Schonfeld. Optimal structuring elements for the morphological pattern restoration of binary imagesJ.IEEE Trans.on PAMI, 1994,16(6):589-601现有设备和实验条件个人计算机，开放实验室43实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料实施方案因为本课题主要难点是利用软件编程实现对照片的处理，主要分为灰度变换、图像边缘化以及进行二值化处理，最后利用 hough 变换得出圆形的圆心以及半径。这些都需要去查询相关资料以及参考图像处理相关的程序。遇到难得问题可以和同学讨论，询问指导老师等方法解决。具体如下：（1）硬件方面本系统包括以下几部分：USB 数字摄像头，个人计算机。利用数字摄像头采集图像传输到计算机中，然后由软件对图像进行处理。系统组成如图 1 所示：计算机USB 数字摄像头 显示器图 1 系统组成（2）软件设计主要由图像灰度化，边缘检测，二值化以及 hough 变换组成。首先在 visualstudio 中建立 win32，配置好 opencv 后，建立用户界面，通过程序调用摄像头获取图像，在通过程序将获得的彩色图像经过滤波及灰度化处理后，得到灰白图像。再将图像进行边缘化处理以及二值化，最后利用 hough 变换检测出圆形并得到其圆心和半径。5图像采集图像灰度化边缘检测二值化Hough 变换检测圆图 2 初步方案的程序框图开始显示结果进度实施计划第一阶段（2 月 28 日至 3 月 6 日）：方案设计，查找资料，想好原理以及程序框图。第二阶段（3 月 7 日至 3 月 13 日）：方案论证。第三阶段（3 月 14 日至 4 月 1 日）：软件程序编辑，实现对照片的前期处理。第四阶段（4 月 2 日至 5 月 1 日）：完成全部程序，实现要求的功能。预期提交的毕业设计资料1、撰写两万字以上的毕业设计说明书（兼附 15 篇以上的参考文献） ；在毕业设计说明书中应包括 300500 个单词的英文摘要及关键词；2、完成与课题相关英文资料的翻译（约四万英文字符，附英文全文） ；3、完成基于机器视觉的圆形工件检测的研究和实现方案；4、完成相应软件程序设计，给出重要部分功能实现后的照片；5、根据课题任务与要求，检测出圆的半径及圆心。指导教师意见指导教师：年 月 日开题小组意见开题小组成员签字： 年 月 日院系审核意见院系主管领导签字：年 月 日