Повышение точности систем бесконтактных оптических измерений

• Автор: Польте, Галина Александровна
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Введение

Глава 1. Состояние вопроса измерений на основе обработки

изображений в системах бесконтактных.оптических, измерений

1.1. Системы бесконтактных оптических измерений

1.2. Метрологическое обеспечение и источники погрешностей систем бесконтактных оптических измерений

1.3. Современные методы обработки и улучшения изображений

Глава 2. Организация эксперимента*и исследование влияния

калибровки и компонентов оптической системы на случайные и систематические погрешности измерений

2.1. Используемое оборудование и программное обеспечение

2.2. Калибровка измерительной системы

2.3. Получение экспериментальных данных

2.4. Исследование влияния калибровки и компонентов оптической измерительной системы на погрешности измерений
2.4.1. Исследование влияния объектива
2.4.2. Исследование влияния камеры
2.4.3. Исследование влияния освещения
2.4.4. Исследование влияния калибровки системы
2.4.5. Исследование влияния программного обеспечения
2.4.6. Исследование пространственной, трехмерной зависимости погрешностей
Глава 3. Количественная оценка качества изображения и обработка
контуров измеряемых объектов методами нечеткой логики
3.1. Нечеткие множества и нечеткая логика
3.2. Количественная оценка качества изображения методами нечеткой ЛОГИКИ
3.3. Обработка контуров измеряемых объектов методами нечеткой логики

Глава 4. Корректировка'систематических погрешностей систем
бесконтактных оптических измерений
4.1. Корректировка данных измерений
4.1.1. Корректировка систематических погрешностей при использовании оптических измерительных систем с монохроматическими камерами
4.1.2. Использование корректировки в различных областях изображения'
4.1.3. Влияние выбора количества областей, делящих изображение, на систематические погрешности после корректировки
4.1.4. Корректировка систематических погрешностей при использовании оптических измерительных систем с цветными камерами
4.1.4.1. Трехсенсорные системы
4.1.4:2. Камеры с массивом цветных фильтров Байера
4.1.5. Пространственная, трехмерная корректировка систематических погрешностей
4.2. Прецизионная корректировкатеометрических искажений цифровых
изображений
4.2.1. Способ корректировки геометрических искажений
4.2.2. Корректировка геометрических искажений монохроматических изображений
4.2.3. Корректировка геометрических искажений цветных изображений
4.2.3.1. Корректировка геометрических искажений изображений, полученных при использовании трехсенсорной системы
4.2.3.2. Корректировка геометрических искажений изображений, полученных при использовании массива цветных фильтров Байера..
Заключение
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В последние годы системы бесконтактных оптических измерений получили; широкое применение (В; К. Кирилловский; [21-23], Г. Линц [77]). В* промышленности; использование измерительных систем па основе ПЗС матриц позволяет производить бесконтактные измерения множества признаков большого количества деталей за кратчайшее ■ время; с точностью порядка' 1 микрометра; Бесконтактные измерения являются необходимым- требованием в работе с хрупкими объектами, которые могут быть повреждены при использовании-контактных методов.
Изображения, получаемые с помощью оптических систем; являются геометрическим отображением; измеряемого объекта, размеры которого уточняются: средствами компьютерных технологий; Изображения всегда являются искаженными, что-существенно снижает точность измерений. Для повышения точности измерений необходимо производить предварительную обработку изображений. В настоящее время существует ряд методов и программных продуктов для корректировки изображений, но они нацелены в основном на решение задач фотограмметрии и улучшение эстетических характеристик и не адаптированы, для использования в прецизионной измерительной технике (Р. Гонсалес [10], Л. Шапиро [45]).
В промышленности для измерения; геометрических величин используются системы с монохроматическими камерами, системы с цветными камерами, как правило, не применяются из-за хроматических аберраций и технических трудностей согласования каналов, снижающих точность измерений, хотя цветные изображения содержат больше информации. Проблема применения систем с цветными камерами для измерения геометрических величин относится к разряду актуальных, равно как и использование систем с монохроматическими камерами.
Цель диссертационной работы - повышение точности систем бесконтактных оптических измерений с монохроматическими и цветными камерами.
18. Определение разности GWSp,max-GWsp,mm. Если полученное значение меньше 8, выход из-за недостаточного контраста.
19. Корректировка наибольшего и наименьшего значения уровня яркости для уменьшения воздействия шума:
GWSp,mill)k = GWsp;min+0,1 (GWsp,max“GW SP,min)—0,
GWSP,max,k = GWSP.mm+0,9(GWsp,raM-GWSp,min)+0,5.
20. Определение пикселя на линии поиска PSp, который будет использован для поиска границы на основе сравнения площадей справа (Fr) и слева (Fl) от Psw.
При изменении уровня яркости от темного к светлому используется:

FL= X ((^i - GWSP,minik) (GWi - GWSP,minJc) > 0)
î-==PsW~b

Fr — ^ ((GWSPmaXili — GWq) (fiWSPrnaX'k — GW[) > 0)
i=Psw
Для Fl < Fr: Psw = Psw+1, новый расчет FL и FR. Для FL >FR: PSP = Psw-1 • При изменении уровня яркости от светлого к темному используется:

fi= 2 «си^ ,тах,к
GWrf (GWSP
,тах,к
- GWi) > 0)
i=Psw”6 psw+
Fr= Y, ^GWt-GWsP.rnin,k)(.GWi-GWSP>rnin,k)>Q) i=Psw
Для Fl < Fr: Psw = Psw+1, новый расчет FL и FR. Для FL >FR: PSP = PSw~l.
21. Расчет положения границы с точностью менее одного пикселя SPKO: При изменении уровня яркости от темного к светлому используется:

Fl= £ ((GW; - GWSP,min,k) (.G'Wi - GWSPtmin,k) > 0) i=Psw~&